黑土—蔬菜体系中锗的传输动力学研究

论文摘要

锗作为重要的半导体材料和超导体材料被广泛地应用,同时锗也是石油化工中的重要原料,这些行业排放的废水中含有大量的锗。植物从土壤中吸收重金属,重金属又通过食物链从植物进入人体。因此,土壤中重金属不仅对植物的生长、发育和果实的产量与品质产生影响,而且与人体的健康密切相关。蔬菜,尤其是叶菜已成为许多国家当今最重要的食品之一,其消费量与日俱增。因此,研究了土培条件下,锗对春白菜、樱桃萝卜、豌豆生长发育的影响;并初探了锗在黑土-蔬菜体内的迁移和积累规律。 本文采用HNO3-H3PO4-H2O2消解体系处理蔬菜样品,建立了微波等离子炬原子发射光谱（MPT-AES）测定蔬菜中微量锗的方法,并对各相关的实验参数进行了优化。结果表明:在微波功率80W,负高压800V,分析线波长265.118nm,等离子体工作气（Ar）流量0.50L/min,载气（Ar）流量0.90L/min条件下测定蔬菜样品中锗含量,检出限28.70ng/mL,回收率92.77%-95.60%,变异系数小于4.00%。本方法具有操作简便、样品用量少、检出限低、灵敏度高、气体能耗少等优点。 本文还对黑土吸附锗的影响因素来研究。试验结果表明:时间、有机质、温度和pH均影响土壤对锗的吸附。随时间的延长土壤吸附锗量增加,在2.5h基本达到吸附平衡。有机质的加入使土壤对锗的吸附量增加。随温度的升高,吸附量降低,平衡液锗浓度随温度的升高而增大,描述土壤对锗的吸附特性的温度影响可以用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程来描述,其中以Langmuir方程与本试验最为吻合,系数0.9985～0.9992;最大吸锗量（Xm）排列顺序为15℃>25℃>35℃;土壤吸附系数（K）,排列顺序为15℃>25℃>35℃,可见,15℃时土壤对锗的吸附能力最强,吸附量也最大。通过不同温度下的吸附动力学方程,计算出的吸附活化能Ey、吸附活化焓（ΔHy）、吸附活化自由能（ΔGy）、吸附活化熵（ΔSy）的结果表明,土壤吸附锗的反应是放热的化学反应,吸附不能自由进行,吸附反应使体系混乱度降低,有序性提高,使土壤与锗的作用空间更加合理。同一pH值条件下,土壤对锗的吸附量随溶液锗添加浓度升高而增加;在同一锗添加浓度下,土壤对锗的吸附量顺序为:pH9>pH6>pH3,在溶液pH3～9范围内,平衡液锗浓度与土壤吸附量具有明显的等温吸附关系,用Freundlich方程拟合效果最好,相关系数为0.9957～0.9993。 本文通过室外盆栽试验,研究了锗对叶菜类中的春白菜、根菜类中的樱桃萝卜和果菜类中的豌豆的生长发育的影响;并初探了锗在黑土-蔬菜体系中的迁移和积累规律。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 锗的基本理化性状
• 1.2 锗在环境中的分布
• 1.3 锗的主要应用领域
• 1.4 锗的毒理学研究现状
• 1.5 锗的研究方法现状
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 供试蔬菜
• 2.1.2 供试土壤
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器及工作参数
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 锗分析方法研究
• 2.2.2 黑土中锗吸附特性以及影响因素的研究
• 2.2.3 土壤—蔬菜体系中锗传输动力学研究
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 土壤理化性质的测定
• 2.3.2 植物生理指标的测定
• 2.3.3 样品中锗含量的测定
• 2.3.4 校准曲线
• 3 结果与讨论
• 3.1 环境样品中锗的分析方法研究
• 3.1.1 光谱工作条件的优化
• 3.1.2 分析方法精密度与准确度
• 3.2 黑土中锗的吸附特性以及影响因素的研究
• 3.2.1 时间对吸附的影响
• 3.2.2 有机物料对吸附的影响
• 3.2.3 温度对吸附的影响
• 3.2.4 pH对吸附的影响
• 3.3 盆栽试验
• 3.3.1 土壤中锗水平对蔬菜生物量的影响
• 3.3.2 土壤中锗水平对蔬菜生理指标的影响
• 3.3.3 蔬菜体内锗的积累和分布规律
• 3.3.4 土壤—蔬菜体系中的迁移
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢