【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對生態(tài)環(huán)境存在潛在的風(fēng)險。目前關(guān)于石墨烯及氧化物對林業(yè)樹種影響的研究還未見報道。本文系統(tǒng)研究了在不同時間和濃度石墨烯和氧化石墨烯脅迫下,長白落葉松幼苗(Larix olgensis A.Henry)生長及林下暗棕壤理化性質(zhì)和酶活性的變化,從而為評價石墨烯及氧化物對中國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、石墨烯處理影響長白落葉松幼苗的多種生理生化特性和生長,且因其濃度、處理時間等而異。隨著石墨濃度的增加,幼苗葉片相對電導(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-)和過氧化氫(H202)含量、幼苗的根長、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,長白落葉松幼苗葉片的抗氧化系統(tǒng)被破壞。石墨烯對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。石墨烯通過影響暗棕壤土壤養(yǎng)分變化,進而影響了長白落葉松幼苗對營養(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,且因其濃度、處理時間等而異。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、超氧陰離子和過氧化氫含量、相對電導(dǎo)率和MDA含量、幼苗根系長度和表面積均發(fā)生顯著變化。可能是由于氧化石墨烯對長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)。綜合來看,30d時有顯著抑制作用,40d和50d時某些濃度具有顯著促進作用。4、氧化石墨烯處理下有機質(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間內(nèi)或低濃度氧化石墨烯在暗棕壤中富集一定時間后促進水解氮含量和脲酶活性。暗棕壤中過氧化氫酶活性與脫氫酶活性變化趨勢一致。5、石墨烯與氧化石墨烯對長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。對于長白落葉松幼苗,30d時變化趨勢相似,40d和50d時相反。對暗棕壤性質(zhì)變化的影響,30d時變化趨勢相反,40d和50d時變化趨勢相似。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：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)不同的分類方法具有不同的類型。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石墨逡逑烯（圖１－２）邋ｔＭ］。通過不同方法制備的石墨烯優(yōu)缺點是不同的。目前，有八種方法可以逡逑制備石墨烯：（１）機械剝離法。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（羥基、羧基、環(huán)氧基等）逡逑（圖１－３）邐含氧官能團賦予氧化石墨烯一些獨特的化學(xué)性質(zhì)，如：含氧官能團ｓｐ３吸逡逑水性（收集水）、含氧官能團ｓｐ２疏水性（運送水）、含氧官能團的強吸附能力和巨大逡逑的比表面積。這些特性通過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而變得極其活躍，大量的表面活性位點促進各種反應(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)中有效合成各類復(fù)合材料［３（）］。這些獨特結(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)用氧化石墨烯的獨逡逑特結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的同時，不可避免地進入大氣、水和土壤環(huán)境中，可能會帶來難以預(yù)料的逡逑生態(tài)效應(yīng)。逡逑－３－逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

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本文編號：2722179