纳米铁生物炭对水稻根表铁膜形成及Cd吸收累积的影响

发布时间：2023-07-30 18:27

　　水稻是易富集Cd的大宗类谷物,稻田Cd污染会降低稻米产量及品质,进而危害人类食品健康安全。生物炭材料含有大量的孔隙结构,表面含有丰富的含氧官能团,是优良的吸附剂及载体材料,被广泛应用于重金属污染的去除。纳米铁氧化物由于表面活性高、比表面积大、吸附位点多及机械性能出色等特性,可应用于生物炭等材料的改性过程。目前,纳米四氧化三铁(Fe3O4)负载生物炭在重金属Cd、Pb废水修复中有较好的吸附性能,但其对稻田Cd修复的作用效果及机制鲜有研究。根表铁膜是沉积在水稻根系表面的一层铁氧化物胶膜,可以通过吸附和共沉淀等作用影响多种元素在水稻根系的吸收,生物炭或含铁材料的施用会影响其形成及根际Cd迁移转运。本研究以稻壳生物炭为原料,采用化学共沉淀法在谷壳炭表面负载纳米Fe3O4制备出纳米铁生物炭(BC-Fe)。通过水稻盆栽试验,研究施用0.05-1.6%的BC-Fe对土壤Cd生物有效性以及Cd在土壤-水稻系统中的迁移转运的影响;通过水培试验,对比三种类型铁源(EDTA-Fe、BC-Fe、FeSO4)对水稻根表铁膜形成的影响与差异,深入探讨BC-Fe诱导形成根表铁膜对根系Cd吸收转运的影响及对Cd吸附阻...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 稻田Cd污染概况及修复治理技术
        1.1.1 农田Cd污染的来源、现状及危害
        1.1.2 稻田Cd污染治理修复技术
    1.2 纳米铁生物炭材料对重金属污染土壤修复研究进展
        1.2.1 生物炭材料的制备及应用
        1.2.2 纳米铁材料的负载及应用
        1.2.3 铁-生物炭对重金属污染土壤修复及应用
    1.3 根表铁膜形成及对其水稻Cd吸收的影响
        1.3.1 水稻根表铁膜形成及其影响因素
        1.3.2 根表铁膜对水稻Cd吸收的影响
    1.4 课题来源、研究意义、内容及技术路线
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究意义
        1.4.4 技术路线图
第二章 纳米铁生物炭材料的制备及表征
    2.1 材料与方法
        2.1.1 材料及试剂
        2.1.2 试验仪器
        2.1.3 BC-Fe的制备
        2.1.4 表征分析方法
    2.2 结果与分析
        2.2.1 扫描电镜及能谱分析
        2.2.2 傅里叶红外光谱分析
        2.2.3 基本理化性质分析
        2.2.4 比表面积及孔径分析
    2.3 本章小结
第三章 纳米铁生物炭对镉在稻田系统中迁移转运的影响
    3.1 材料与方法
        3.1.1 供试材料
        3.1.2 试验设计
        3.1.3 样品采集与预处理
        3.1.4 样品分析测定
        3.1.5 数据统计与分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 纳米铁生物炭对土壤基本理化性质及有效态Cd的影响
        3.2.2 纳米铁生物炭对水稻生物量的影响
        3.2.3 纳米铁生物炭对水稻各部位Cd、Fe含量的影响
        3.2.4 纳米铁生物炭对水稻各部位Cd累积分布的影响
        3.2.5 纳米铁生物炭对水稻根表铁膜形成及Cd、Fe含量的影响
    3.3 讨论
        3.3.1 纳米铁生物炭对土壤对有效态Cd作用机制
        3.3.2 纳米铁生物炭对水稻根表铁膜形成及根系Cd吸收的影响
        3.3.3 水稻各部位Fe、Cd转运的相互作用
    3.4 本章小结
第四章 3种外源铁对水稻根表铁膜形成及吸收转运Cd的影响
    4.1 材料与方法
        4.1.1 供试材料
        4.1.2 试验设计
        4.1.3 水稻根表铁膜诱导
        4.1.4 样品采集与预处理
        4.1.5 根表铁膜提取方法
        4.1.6 样品分析方法
        4.1.7 数据统计与分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 不同Fe处理对水稻根表铁膜形貌的影响
        4.2.2 不同Fe处理对水稻根表铁膜晶型及矿物构成影响
        4.2.3 不同Fe处理对根表铁膜中Cd含量的影响
        4.2.4 不同Fe处理对水稻各部位Cd、Fe含量的影响
        4.2.5 不同Fe处理对水稻各部位中Cd、Fe迁移转运的影响
    4.3 讨论
        4.3.1 纳米铁生物炭诱导根表铁膜形成及铁膜对Cd的吸附机制
        4.3.2 纳米铁生物炭诱导根表铁膜对水稻根系Cd吸收转运的影响
        4.3.3 不同外源Fe处理下水稻体内Cd、Fe的迁移转运
    4.4 本章小结
第五章 结论、创新点与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望与不足
参考文献
附录 攻读硕士学位期间的主要学术成果
致谢



本文编号：3837952