论文题目: 表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境科学
作者: 陈玉成
导师: 熊治廷
关键词: 表面活性剂,植物,重金属,污泥
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 表面活性剂作为洗涤用品的主要活性物从肥皂开始已有100多年的历史,其应用领域从家用洗涤剂扩展到一切生产与技术经济领域,如石油勘探与开采、采矿、食品、农业、森林、交通、建材、环保、医药等,但大部分使用后排入了环境。赋存于环境中的表面活性剂对环境有正负两种效应,一方面由于其难降解性而构成环境污染物,另一方面,它们又是环境中某些污染物的修复剂。特别是20世纪90年代以来,建立在增溶和增流作用基础上的表面活性剂强化修复技术已成功用于土壤中多种难溶解、难降解、难利用的有机污染物（如多环芳烃、多氯联苯等）的修复,近来已陆续出现了利用表面活性剂来修复环境中重金属污染的相关研究,但利用表面活性剂治理土壤重金属的研究尚不多见。 本文根据表面活性剂与重金属、土壤、植物等的关系原理,通过连续吸附试验、模拟试验、柱淋洗试验、生物培养试验等,研究表面活性剂/螯合剂联合对镉污染土壤植物修复的强化效应及其条件,包括表面活性剂类型、浓度、使用时间、使用方式等,探索其作用的土壤物理化学机制、植物生理生化机制、土壤—植物系统的耦合机制,验证表面活性剂强化植物修复的效果及其对土壤环境安全效应,在理论上,可以丰富表面活性剂的污染生态化学及其表生行为与环境效应内容;在实践上,可以建立基于表面活性剂的化学强化植物修复技术。 首先通过盆栽试验,采用正交设计与完全设计,研究了表面活性剂类型、添加时间、添加浓度、EDTA添加时间、添加浓度、重金属类型、添加浓度、植物类型等因素对植物生物量、植物体内重金属浓度、吸收总量、器官分配比率等的影响,发现在影响植物吸收土壤重金属总量的因素中,植物类型、重金属类型和表面活性剂类型是较为重要的因素。就植物而言,作为C4植物的玉米有着更高的生物量,而作为C3植物的雪菜则容易积累重金属。就重金属而言,在表面活性剂与EDTA作用下,镉最易被植物富集,铜次之,而铅最不易富集,其平均富集系数分别为70.31%、67.42%和28.92%。就表面活性剂而言,阴离子型与非离子型表面活性剂的强化修复效果要优于阳离子型表面活性剂。从试验成本和试验效果考虑,可推荐使用阴离子型的十二烷基硫酸钠和非离子型的Tween80。 采用多季盆栽试验,证实了表面活性剂与EDTA促进植物吸收重金属的主要机理是其提高了土壤重金属的生物有效性,并促使根镉向地上部转移。表面活性剂与EDTA处理的植物叶绿素含量随着时间推移和镉的积累,而呈现逐步下降趋势。表面活性剂与EDTA对细胞膜的作用使得镉更容易进入植物体内,随着体内镉浓度的升高,细胞膜脂被过氧化,MDA含量上升。表面活性剂与EDTA处理后,植物茎叶镉吸收量符合呈Logistic方程增长,生长56d时收获植物地上部位,可收获理论最大吸收量的80%以上。 采用种子萌发试验,发现表面活性剂种类、浓度对种子发芽率没有明显的影响,但却影响水稻种子的发芽势。就表面活性剂种类而言,抑制作用的强若顺序为CTAB>TX100>SLS,添加Cd无疑会加重抑制作用。随着SLS浓度的增加,种子发芽过程中的相对吸水率和相对电导率表现出逐渐下降的趋势,进一步验证了阴离子型SLS作为植物吸收Cd的强化物质的可行性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 选题依据与论文设计
1 表面活性剂的环境两重性
1.1 表面活性剂概述
1.1.1 表面活性剂的概念
1.1.2 表面活性剂的结构特点
1.1.3 表面活性剂在植物与土壤上的应用
1.2 作为环境污染修复物质的表面活性剂
1.2.1 表面活性剂治理废水污染
1.2.2 表面活性剂治理污泥
1.2.3 表面活性剂治理土壤污染
1.2.4 表面活性剂修复地下水污染物
1.2.5 表面活性剂强化大气除尘脱硫
1.2.6 表面活性剂消除生物污染
1.3 作为环境污染物质的表面活性剂
1.3.1 环境中表面活性剂的残留现状
1.3.2 表面活性剂的生物效应
1.3.3 表面活性剂在土壤中的行为
1.3.4 表面活性剂在土壤中的降解
2 土壤重金属污染的化学强化植物修复
2.1 土壤重金属污染的修复技术
2.1.1 工程修复
2.1.2 物理修复
2.1.3 化学修复
2.1.4 植物修复
2.1.5 微生物修复
2.2 重金属污染土壤的化学强化植物修复
2.2.1 化学强化植物修复的原理
2.2.2 强化修复植物的选择
2.2.3 强化修复化学物质的选择
2.2.4 化学强化植物修复存在问题与研究展望
3 论文选题与设计
3.1 选题切入点
3.2 研究目的
3.3 研究内容
3.3.1 不同表面活性剂对植物吸收重金属的效应比较
3.3.2 表面活性剂与EDTA作用下镉的植物迁移特征
3.3.3 表面活性剂与EDTA作用下镉的土壤化学行为
3.3.4 表面活性剂与螯合剂对污泥中Cd的去除
3.4 研究思路
3.4.1 批试验
3.4.2 淋洗试验
3.4.3 模拟试验
3.4.4 盆栽试验
3.4.5 调查试验
3.5 研究特色与创新
3.5.1 研究特色
3.5.2 创新之处
3.6 论文结构
第2章 SAA对植物吸收镉的效应比较
1 SAA作用下不同植物对重金属的吸收效应
1.1 引言
1.2 材料与方法
1.2.1 供试材料
1.2.2 试验设计
1.2.3 试验方法
1.2.4 化学测试
1.3 结果与讨论
1.3.1 表面活性剂与EDTA对植物生物量的影响
1.3.2 表面活性剂与EDTA对植物吸收重金属的影响
1.3.3 表面活性剂与EDTA对重金属富集能力的影响
1.4 结论
2 不同表面活性剂与螯合剂对植物吸收镉的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 供试材料
2.2.2 试验设计
2.2.3 试验方法
2.2.4 植株分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 SAA/EDTA对生物量的影响
2.3.2 SAA/EDTA对植物吸收镉的影响
2.3.3 EDTA与EGTA对植物吸收镉的影响
2.4 结论
第3章 SAA作用下镉的植物迁移特征
1 SAA作用下镉的植物迁移
1.1 引言
1.2 材料与方法
1.2.1 供试材料
1.2.2 试验设计
1.2.3 试验方法
1.2.4 化学测试
1.3 结果与讨论
1.3.1 SAA与EDTA对生物量的影响
1.3.2 表面活性剂与EDTA对植物吸收镉的影响
1.3.3 表面活性剂与EDTA对植物叶绿素与膜脂过氧化的影响
1.3.4 表面活性剂与EDTA对植物吸收镉的动态分析
1.4 结论
2 SAA与镉对种子萌发的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验设计
2.2.3 试验方法
2.2.4 计算公式
2.3 结果与讨论
2.3.1 SAA与Cd复合对水稻种子萌发的影响
2.3.2 SAA与Cd复合对水稻种子吸水率和电导率的影响
2.4 结论
第4章 SAA与镉在土壤中的化学行为
1 SAA和镉在农业土壤中的赋存水平
1.1 采样布点
1.2 分析测试
1.2.1 土壤中SAS的测定
1.2.2 土壤中全镉的测定
1.3 结果与讨论
1.4 结论
2 SAA作用下镉的土壤化学行为
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 供试材料
2.2.2 试验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 表面活性剂与EDTA对紫色土镉的相对溶出能力影响
2.3.2 表面活性剂与EDTA对紫色土镉吸附动力的影响
2.3.3 表面活性剂对紫色土镉吸附—解吸行为的影响
2.4 结论
3 SAS在土壤中的降解
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 供试材料
3.2.2 试验设计与方法
3.2.3 测试方法
3.3 结果与讨论
3.4 结论
第5章 SAA对污泥镉的去除
1 引言
2 材料与方法
2.1 供试材料
2.2 试验内容与设计
2.3 试验方法
2.4 测试分析
2.5 数据分析
3 结果与讨论
3.1 表面活性剂与螯合剂单一淋滤对污泥Cd的去除
3.2 表面活性剂与螯合剂复合淋滤对污泥Cd的去除
3.3 表面活性剂与螯合剂单一对污泥Cd的振荡去除
3.4 表面活性剂与螯合剂复合对污泥Cd的振荡去除
3.5 表面活性剂与螯合剂对污泥中残存Cd的形态分布的影响
3.6 表面活性剂与螯合剂去除Cd的综合作用
4 结论
第6章 研究结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 研究展望
参考文献
缩略语表
致谢
在读期间完成的论文与著作
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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