【摘要】：石墨烯及氧化物由于其特殊的性質(zhì)而被廣泛使用,在提高人們生活水平同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。目前關(guān)于石墨烯及氧化物對(duì)林業(yè)樹(shù)種影響的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本文系統(tǒng)研究了在不同時(shí)間和濃度石墨烯和氧化石墨烯脅迫下,長(zhǎng)白落葉松幼苗(Larix olgensis A.Henry)生長(zhǎng)及林下暗棕壤理化性質(zhì)和酶活性的變化,從而為評(píng)價(jià)石墨烯及氧化物對(duì)中國(guó)東北森林暗棕壤的土壤生態(tài)環(huán)境效應(yīng)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1、石墨烯處理影響長(zhǎng)白落葉松幼苗的多種生理生化特性和生長(zhǎng),且因其濃度、處理時(shí)間等而異。隨著石墨濃度的增加,幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)含量、POD和SOD活性、可溶性蛋白和脯氨酸含量、葉綠素含量、超氧陰離子(O2-)和過(guò)氧化氫(H202)含量、幼苗的根長(zhǎng)、表面積、體積和平均直徑就發(fā)生顯著變化。研究表明,石墨烯處理后,長(zhǎng)白落葉松幼苗葉片的抗氧化系統(tǒng)被破壞。石墨烯對(duì)幼苗的短期毒性作用主要是由根系的氧化應(yīng)激和根系的緩慢發(fā)育引起的,長(zhǎng)期處理后,幼苗中的抗氧化系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞。2、石墨烯對(duì)暗棕壤土壤的氮、磷元素的循環(huán)有顯著影響,低濃度石墨烯促進(jìn)水解氮含量和脲酶活性,高濃度則抑制。高濃度石墨烯處理后,暗棕壤中過(guò)氧化氫酶活性顯著增加,暗棕壤酸性磷酸酶活性降低,暗棕壤脫氫酶活性影響相對(duì)較小,表明暗棕壤中的土壤微生物處于脅迫狀態(tài)并產(chǎn)生ROS。石墨烯通過(guò)影響暗棕壤土壤養(yǎng)分變化,進(jìn)而影響了長(zhǎng)白落葉松幼苗對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收,導(dǎo)致其根部形態(tài)不同及葉片因缺少某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而出現(xiàn)失綠現(xiàn)象。3、氧化石墨烯處理影響落葉松幼苗的多種生理生化特性和生長(zhǎng),且因其濃度、處理時(shí)間等而異。隨著氧化石墨濃度的增加,幼苗的生物量、POD和SOD活性、可溶性蛋白和脯氨酸含量、葉綠素含量、超氧陰離子和過(guò)氧化氫含量、相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量、幼苗根系長(zhǎng)度和表面積均發(fā)生顯著變化�？赡苁怯捎谘趸⿲�(duì)長(zhǎng)白落葉松幼苗有顯著影響,導(dǎo)致幼苗體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧,并且產(chǎn)生了不同的氧化應(yīng)激反應(yīng)。綜合來(lái)看,30d時(shí)有顯著抑制作用,40d和50d時(shí)某些濃度具有顯著促進(jìn)作用。4、氧化石墨烯處理下有機(jī)質(zhì)含量與水解氮含量的變化一致,與有效磷含量的變化相反。氧化石墨烯對(duì)暗棕壤土壤的氮循環(huán)有顯著影響,高濃度氧化石墨烯在短時(shí)間內(nèi)或低濃度氧化石墨烯在暗棕壤中富集一定時(shí)間后促進(jìn)水解氮含量和脲酶活性。暗棕壤中過(guò)氧化氫酶活性與脫氫酶活性變化趨勢(shì)一致。5、石墨烯與氧化石墨烯對(duì)長(zhǎng)白落葉松幼苗和暗棕壤環(huán)境變化的作用效果,既有相似性也有相異性。對(duì)于長(zhǎng)白落葉松幼苗,30d時(shí)變化趨勢(shì)相似,40d和50d時(shí)相反。對(duì)暗棕壤性質(zhì)變化的影響,30d時(shí)變化趨勢(shì)相反,40d和50d時(shí)變化趨勢(shì)相似。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S791.22
【圖文】：

逑＾ｗ３＾ｗ邋Ａ－ｗ逡逑圖１－１石墨烯基本結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂａｓｉｃ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｇｒａｐｈｅｎｅ逡逑石墨烯根據(jù)不同的分類(lèi)方法具有不同的類(lèi)型。區(qū)分不同形式的石墨烯是了解其物理逡逑和化學(xué)性質(zhì)以及研究其生物毒性的重要先決條件。根據(jù)石墨烯層的數(shù)量，其分為單層石逡逑墨烯，少層石墨烯和超細(xì)石墨烯。根據(jù)不同的合成方法，其分為氧化石墨烯（ＧＯ）和逡逑還原氧化石墨烯（ｒＧＯ）。根據(jù)形態(tài)效應(yīng)，分為石墨烯片，石墨烯納米帶和量子點(diǎn)石墨逡逑烯（圖１－２）邋ｔＭ］。通過(guò)不同方法制備的石墨烯優(yōu)缺點(diǎn)是不同的。目前，有八種方法可以逡逑制備石墨烯：（１）機(jī)械剝離法。該方法產(chǎn)量很低，因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用［４１。逡逑（２）氧化石墨－還原法。這是目前最流行的制備方法。采用該方法制備的石墨烯是一種逡逑獨(dú)立的單層石墨烯片，產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛，可以恢復(fù)石墨烯的電導(dǎo)率［１５］。（３）化學(xué)氣逡逑相沉積法。該方法可以制備較大面積單層或多層石墨烯片，但不同程度會(huì)失去石墨烯原逡逑有的一些性質(zhì)（如量子霍爾效應(yīng)）［１６］。（４）外延生長(zhǎng)法。該方法難以制備大面積和單逡逑片的石墨烯

氧化石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ邋Ｏｘｉｄｅ，ＧＯ）是石墨烯的功能衍生物，大量研究發(fā)現(xiàn)，其含逡逑有ｓｐ２雜化碳原子和ｓｐ３雜化碳原子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)（羥基、羧基、環(huán)氧基等）逡逑（圖１－３）邐含氧官能團(tuán)賦予氧化石墨烯一些獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，如：含氧官能團(tuán)ｓｐ３吸逡逑水性（收集水）、含氧官能團(tuán)ｓｐ２疏水性（運(yùn)送水）、含氧官能團(tuán)的強(qiáng)吸附能力和巨大逡逑的比表面積。這些特性通過(guò)影響其物理特性使氧化石墨烯在純水中可以形成穩(wěn)定的單分逡逑散懸浮液【２８】。除此之外，ｓｐ２雜化碳原子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使氧化石墨烯在乙二醇、Ｎ，Ｎ－二甲逡逑基甲酰胺酰胺（ＤＭＦ）、Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮（ＮＭＰ）等極性溶劑中具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的分逡逑散能力。這些性質(zhì)使氧化石墨烯表現(xiàn)出明顯的水－油雙親性［２９］。原本惰性的碳層由于氧逡逑化石墨烯特殊的官能團(tuán)而變得極其活躍，大量的表面活性位點(diǎn)促進(jìn)各種反應(yīng)的發(fā)生，提逡逑升氧化石墨烯在吸附、催化等化學(xué)反應(yīng)中有效合成各類(lèi)復(fù)合材料［３（）］。這些獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)逡逑異性質(zhì)使氧化石墨烯在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［３１＿３３］。然而，在廣泛應(yīng)用氧化石墨烯的獨(dú)逡逑特結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的同時(shí)，不可避免地進(jìn)入大氣、水和土壤環(huán)境中，可能會(huì)帶來(lái)難以預(yù)料的逡逑生態(tài)效應(yīng)。逡逑－３－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2722179