铜与草甘磷在土壤中的交互作用及其对小麦的毒性效应

论文摘要

随着工农业生产的发展,越来越多的污染物进入环境并共存。很多环境效应无法用单一污染物的作用机理来解释,污染物的复合效应正受到人们重视,复合污染研究也逐渐成为环境科学的重要方向之一。本论文主要研究内容为:通过批平衡法研究了铜与草甘磷在几种不同性质土壤、粘土矿物上吸附.解吸的交互作用,以及主要环境因素pH的影响;同时,研究了铜与草甘磷交互作用对土壤酶活性和小麦生长的影响。主要试验结果如下:1.草甘磷在几种不同性质的土壤及粘土矿物上的吸附-解吸:土壤对草甘磷有很强的吸附能力,吸附的草甘磷较难被脱附,草甘磷吸附量的大小与土壤理化性质密切相关。草甘磷在土壤和粘土矿物上的吸附均符合Freundlich吸附模型,其在土壤上的吸附常数K与土壤有机质、粘粒含量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关,而与土壤中CEC含量线性关系不显著。草甘磷在几种土壤上吸附量大小顺序依次为:红壤＞黄褐土＞黄潮土＞砂姜黑土;在粘土矿物上的吸附量大小顺序为:Ca-蒙脱石＞沸石＞高岭石,溶液pH对草甘磷在粘土矿物上的吸附有显著影响。2.铜对草甘磷在土壤和粘土矿物上吸附-解吸的影响:土壤或粘土矿物种类不同,铜离子对草甘磷吸附的影响效果不同。铜离子的存在,显著抑制了草甘磷在黄褐土、黄潮土以及蒙脱石上的吸附,随着铜离子浓度的增加,抑制作用减弱;铜离子增加了草甘磷在沸石和高岭石上的吸附,且随着铜离子浓度的增加,吸附量显著增加。3.草甘磷对铜在粘土矿物上吸附-解吸的影响:研究发现铜在蒙脱石、高岭石和沸石上的吸附量随溶液中铜浓度的增加而增加,铜在几种粘土矿物上吸附量大小顺序依次为:沸石＞高岭石＞Ca-蒙脱石。草甘磷的存在增加了铜离子在Ca-蒙脱石上的吸附,但随着草甘磷浓度的增加,对铜离子吸附的增加量减小;草甘磷的存在降低了铜离子在沸石和高岭石上的吸附,且随着草甘磷浓度增大,铜离子在沸石和高岭石上的吸附减少得越多。4.铜与草甘磷对水稻土中淀粉酶、脲酶、中性磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响:研究发现铜与草甘磷单一和复合污染对土壤中4种酶活性的影响效果明显不同。当铜单一污染时,抑制淀粉酶、脲酶、中性磷酸酶的活性,对过氧化氢酶活性的影响是低浓度激活高浓度抑制;而草甘磷单一污染时,对4种酶活性的影响是:激活淀粉酶和脲酶,抑制过氧化氢酶,对中性磷酸酶活性的影响则是低浓度激活高浓度抑制。铜和草甘磷复合污染,显著改变了铜或草甘磷单一污染对土壤酶的毒性效应。即复合污染对过氧化氢酶的毒性大于单一污染;对淀粉酶、脲酶和中性磷酸酶的毒性,小于铜单一污染,但大于草甘磷单一污染。方差分析结果表明,不同铜浓度间和不同草甘磷浓度间4种酶活性差异均达到极显著水平（P＜0.01）;铜和草甘磷互作浓度间,淀粉酶和脲酶活性差异分别达到了显著水平和极显著水平,其他2种酶活性差异不显著。5.铜与草甘磷交互作用对小麦发芽率及发芽后小麦根长和芽长的影响:铜对小麦发芽率的影响比较小,而草甘磷对小麦发芽率影响较大。无论是铜还是草甘磷对小麦的根和芽的生长都有显著的抑制作用,对于小麦根的生长来说,铜的毒性要大一些,芽则相反。低浓度铜离子的存在减缓了草甘磷对小麦发芽率的生物毒性,而高浓度铜离子又增加了其生物毒性;对小麦根长来说,铜离子的存在增加了草甘磷的毒性,随着铜离子浓度的增加,交互作用对小麦根长的抑制作用增大;而对小麦芽长来说,铜离子的存在显著降低了草甘磷对小麦芽长的抑制,但随着铜离子浓度的增大,这种降低作用有所减小,但与草甘磷单独作用相比,还是在一定程度上缓解了草甘磷对小麦芽长的抑制。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 重金属污染
• 1.2 土壤铜污染的来源
• 1.2.1 自然来源
• 1.2.2 人为来源
• 1.3 铜的生态效应研究
• 1.3.1 铜污染的动物效应
• 1.3.2 铜污染的植物效应
• 1.3.3 铜污染的微生物效应
• 1.4 土壤草甘磷污染
• 1.4.1 草甘磷的基本理化性质
• 1.4.2 草甘磷特性
• 1.4.3 草甘磷的生产与使用
• 1.4.4 草甘磷在土壤中的降解
• 1.4.5 草甘磷对环境的影响
• 1.5 复合污染研究现状
• 1.5.1 复合污染的概念与分类
• 1.5.2 复合污染的表征方法
• 1.5.3 复合污染效应研究
• 1.5.4 复合污染机理研究
• 1.5.5 复合污染研究中存在的问题及其展望
• 1.6 论文研究目的和意义
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 供试材料
• 3.1.1 粘土矿物
• 3.1.2 供试土壤
• 3.2 药品与试剂
• 3.3 主要仪器设备
• 3.4 草甘磷的测定
• 3.4.1 试样的衍生
• 3.4.2 草甘磷标准溶液的配制
• 3.4.3 草甘磷的HPLC测定条件
• 3.5 铜离子的测定
• 3.5.1 铜离子标准溶液的的配制
• 3.5.2 铜离子的测定条件（原子吸收仪测定）
• 3.6 草甘磷在粘土矿物和土壤上的吸附
• 3.6.1 草甘磷在粘土矿物上的吸附
• 3.6.2 草甘磷在土壤上的吸附-解吸
• 3.6.3 铜对草甘磷在粘土矿物和土壤上吸附的影响
• 3.6.4 不同pH条件下铜对草甘磷在粘土矿物上吸附的影响
• 3.7 铜在粘土矿物上的吸附
• 3.7.1 铜在粘土矿物上的吸附-解吸
• 3.7.2 不同pH条件对铜离子在粘土矿物上吸附的影响
• 3.7.3 草甘磷对铜离子在粘土矿物上吸附的影响
• 3.8 铜与草甘磷交互作用对土壤酶活性的影响
• 3.8.1 试验设计
• 3.8.2 测定方法
• 3.9 铜与草甘磷交互作用对小麦生长的影响
• 3.10 数据处理与分析
• 4 结果与分析
• 4.1 草甘磷的吸附及铜和pH对其的影响
• 4.1.1 草甘磷在粘土矿物上的吸附
• 4.1.2 草甘磷在土壤上的吸附-解吸
• 4.1.3 铜对草甘磷在粘土矿物和土壤上吸附的影响
• 4.1.4 不同pH条件下铜对草甘磷在粘土矿物上吸附的影响
• 4.1.5 铜与草甘磷的配体模型
• 4.2 铜的吸附及草甘磷和pH对其的影响
• 4.2.1 铜在粘土矿物上的吸附-解吸
• 4.2.2 草甘磷对铜离子在粘土矿物上吸附的影响
• 4.2.3 不同pH条件下铜离子在蒙脱石和沸石上的吸附
• 4.3 铜与草甘磷对土壤酶活性的影响
• 4.3.1 铜与草甘磷单一污染对土壤酶活性的影响
• 4.3.2 铜与草甘磷复合污染对土壤酶活性的影响
• 4.3.3 铜与草甘磷单一污染和复合污染对土壤酶活性影响的方差分析
• 4.3.4 铜与草甘磷对土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性影响
• 4.4 铜与草甘磷对小麦种子萌发的毒性效应
• 4.4.1 铜与草甘磷单一及交互作用对小麦发芽率的影响
• 4.4.2 铜与草甘磷单一及交互作用对小麦根长的影响
• 4.4.3 铜与草甘磷单一及交互作用对小麦芽长的影响
• 5 讨论
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介