黑土—蔬菜體系中鍺的傳輸動力學研究.pdf

1、鍺作為重要的半導體材料和超導體材料被廣泛地應(yīng)用，同時鍺也是石油化工中的重要原料，這些行業(yè)排放的廢水中含有大量的鍺。植物從土壤中吸收重金屬，重金屬又通過食物鏈從植物進入人體。因此，土壤中重金屬不僅對植物的生長、發(fā)育和果實的產(chǎn)量與品質(zhì)產(chǎn)生影響，而且與人體的健康密切相關(guān)。蔬菜，尤其是葉菜已成為許多國家當今最重要的食品之一，其消費量與日俱增。因此，研究了土培條件下，鍺對眷白菜、櫻桃蘿卜、豌豆生長發(fā)育的影響；并初探了鍺在黑土-蔬菜體內(nèi)的遷移和積累

2、規(guī)律。 本文采用HNO3-H3PO4-H2O2消解體系處理蔬菜樣品，建立了微波等離子炬原子發(fā)射光譜(MPT-AES)測定蔬菜中微量鍺的方法，并對各相關(guān)的實驗參數(shù)進行了優(yōu)化。結(jié)果表明：在微波功率80W，負高壓800V，分析線波長265.118nm，等離子體工作氣(Ar)流量0.50L/min，載氣(Ar)流量0.90L/min條件下測定蔬菜樣品中鍺含量，檢出限28.70ng/mL，回收率92.77％-95.60％，變異系數(shù)小于4.

3、00％。本方法具有操作簡便、樣品用量少、檢出限低、靈敏度高、氣體能耗少等優(yōu)點。 本文還對黑土吸附鍺的影響因素來研究。試驗結(jié)果表明：時間、有機質(zhì)、溫度和pH均影響土壤對鍺的吸附。隨時間的延長土壤吸附鍺量增加，在2.5h基本達到吸附平衡。有機質(zhì)的加入使土壤對鍺的吸附量增加。隨溫度的升高，吸附量降低，平衡液鍺濃度隨溫度的升高而增大，描述土壤對鍺的吸附特性的溫度影響可以用Langmuir方程、Freund¨ch方程和Temkin方程來描

4、述，其中以Langmuir方程與本試驗最為吻合，系數(shù)0.9985～0.9992；最大吸鍺量(Xm)排列順序為15℃＞25℃＞35℃；土壤吸附系數(shù)(K)，排列順序為15℃＞25℃＞35℃，可見，15℃時土壤對鍺的吸附能力最強，吸附量也最大。通過不同溫度下的吸附動力學方程，計算出的吸附活化能Ev、吸附活化焓(△Hy)、吸附活化自由能(△Gv)、吸附活化熵(△Sy)的結(jié)果表明，土壤吸附鍺的反應(yīng)是放熱的化學反應(yīng)，吸附不能自由進行，吸附反應(yīng)使體系

5、混亂度降低，有序性提高，使土壤與鍺的作用空間更加合理。同一pH值條件下，土壤對鍺的吸附量隨溶液鍺添加濃度升高而增加；在同一鍺添加濃度下，土壤對鍺的吸附量順序為：pH9＞pH6＞pH3，在溶液pH3～9范圍內(nèi)，平衡液鍺濃度與土壤吸附量具有明顯的等溫吸附關(guān)系，用Freundlich方程擬合效果最好，相關(guān)系數(shù)為0.9957～0.9993。 本文通過室外盆栽試驗，研究了鍺對葉菜類中的春白菜、根菜類中的櫻桃蘿卜和果菜類中的豌豆的生長發(fā)育的

6、影響；并初探了鍺在黑土-蔬菜體系中的遷移和積累規(guī)律。 試驗結(jié)果表明：低濃度的鍺對蔬菜的生長發(fā)育具有促進作用，高濃度的鍺則具有抑制或毒害作用。不同品種蔬菜的生長發(fā)育受鍺影響程度不同，同一品種蔬菜不同部位對鍺的積累程度也不同。 在種子萌發(fā)期，高濃度的鍺如50mg/kg的鍺延緩蔬菜種子的萌發(fā)；100mg/kg的鍺抑制蔬菜種子的萌發(fā)，導致發(fā)芽率降低。低濃度的鍺能使蔬菜幼苗粗壯，高濃度的鍺如100mg/kg使幼苗枯萎、甚至根部腐爛

7、、枯死。高濃度的鍺對蔬菜的生長發(fā)育具有抑制或毒害作用，使葉綠素受到破壞，游離脯氨酸、丙二醛以及根系過氧化物酶活性增加。豌豆在鍺含量超過50mg/kg時便開始出現(xiàn)葉片邊緣變黃甚至整個葉片變黃，株高矮、莖瘦弱，開花少、作果率低且扁莢多，根部無根瘤的形成、呈現(xiàn)褐色、斷裂甚至根部壞死的現(xiàn)象。高濃度的鍺使櫻桃蘿卜隨生長周期的延長葉片逐漸開始呈現(xiàn)黃色、葉片變窄、變小；塊根部分木質(zhì)化強度增大，使得根部老化硬結(jié)、植物根系活力被嚴重抑制，使得植物無法利用

8、基質(zhì)中的養(yǎng)分，從而導致明顯減產(chǎn)。土壤中鍺濃度為100mg/kg時也能使春白菜出現(xiàn)葉片變小、變黃，根部硬化、產(chǎn)量降低等現(xiàn)象。 低濃度的鍺對櫻桃蘿卜和豌豆的生長發(fā)育具有一定的促進作用，使它們長勢旺盛，使生物量增加。在30mg/kg時，豌豆的根、莖、葉、豆莢分別較對照增加3.33％、21.82％、16.73％、11.91％，總量增加14.46％；櫻桃蘿卜地上部鮮重為60.80g/盆，較對照增加12.80％；塊根鮮重為67.42g/盆，

9、較對照增加66.06％，總生物量較對照增加35.68％。高濃度的鍺對豌豆和櫻桃蘿卜的生長發(fā)育開始具有抑制或毒害作用，使生物量降低。當鍺添加量為100mg/kg時，豌豆的根、莖、葉、豆莢分別較對照降低16.33％、17.49％、16.06％、12％；櫻桃蘿卜的地上部鮮重為50.60g/盆，較對照降低6.17％；塊根鮮重為22.70g/盆，較對照降低44.09％，總生物量降低22.43％。5、10、30、50mg/kg的鍺均對春白菜的生長發(fā)

10、育有一定的促進作用，使春白菜的生物量有所增加，而后逐漸表現(xiàn)出抑制作用。100mg/kg時，春白菜鮮重為143.65g/盆，較對照降低11.95％。以鍺使蔬菜減產(chǎn)10％為標準時，豌豆、櫻桃蘿卜、春白菜盆栽中鍺的臨界值分別為92.42mg/kg，62.39mg/kg，96.43mg/kg。 不同蔬菜其富集系數(shù)不同：豌豆＞櫻桃蘿卜＞春白菜；同種蔬菜的不同部位其富集系數(shù)也不同。蔬菜各器官中鍺濃度的分布規(guī)律：豌豆：根＞莖＞葉＞豆莢；櫻桃蘿