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生物材料对水体中重金属铅和镉的吸附特性及影响因素的研究开题报告

 2022-01-05 08:01  

全文总字数:3795字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着工业的发展和人类破坏的日益增加,环境正遭受着日益严峻的环境问题,重金属的含量也逐步升高。重金属是环境中最重要的污染物之一,重金属无污染会导致许多威胁人类健康和生态系统的环境问题。工业和农业废水都会将大量重金属排放到地表水中,并在降雨或降雪后通过从地表沥滤污染地下水。镉(cd)和铅(pb)是目前环境中主要的重金属污染物,铅进入土壤后,会产生明显的生物效应,高浓度有效态铅对植物的生长代谢具有潜在的毒害。植物体内的铅胁迫,能够显著影响植物细胞的代谢作用,使得光合作用和呼吸作用等生理过程受到阻碍,直接抑制植物根系的生长,造成植株生长缓慢、生物量下降、叶片失绿明显,严重时逐渐枯萎,甚至引起植物死亡(慧忠等,2003);镉具有很高的毒性,它在土壤中的积累可以造成对植物、动物和微生物毒害作用,并通过食物链影响人类健康。镉会显著抑制土壤磷酸酶、脱氢酶及脉酶的活性,影响土壤微生物尤其是细菌的区系(liu et al.2007),致使土壤肥力下降。

本研究以非活体黄花水龙为材料,以期了解吸附机理以及探索其去除镉(cd)、铅(pb)的潜力,为全面理解植物对镉、铅的响应、耐性机制和水体环境修复的应用提供有价值的理论基础。

国内外研究现状

由于污染的加剧,如今的人们越来越重视环境的保护,在国外的研究中指出一些水草如普通芦苇(phragmites australis cav.trin ex.steudel)和窄叶香蒲(typha angustifolia l.)可以积累过量的重金属(kufel和kufel,1980)。这一特征使得它们可以用于水,土壤和沉积物的去污。植物中重金属的主要来源是土壤、水、空气和降水。微量元素可以通过叶片表面或通过根系吸收(bose et al,2008)。 动物和植物对某些水平的元素表现为一定的耐受性,如果元素含量过低或过高,则会观察到毒性反应(kabata-pendias and pendias,1999)。镉在吸收时被氧化为阳离子二价阳离子、水合离子和金属有机螯合物,吸收镉的量取决于土壤的ph值。植物器官中的镉含量各不相同,地上器官中的镉含量通常为0.05至0.22 mg kg-1。当浓度超过5-30 mg kg-1时,植物会观察到毒性反应(das et al.,1997; kabata-pendias and pendias,1999)。对于铅而言由于铅可以被认为是一种不可移动的元素,腐殖质中上部土壤层的铅浓度最高(oneill,1998)。 铅在水中的天然背景水平非常低,因为它的化合物难溶于水。全球地下水平均铅浓度为2μgdm-3。 因此,铅这种元素被植物、藻类和鱼类等生物大量累积(kabata-pendias and pendias,1999)。铅主要积累在植物根部,少量被转移到植物的地上器官(mleczek et al.,2009)。因此,植物的地上部分主要受到环境空气中铅沉积的危害(buczkowski et al.,2002)。

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2. 研究的基本内容

利用非活体黄花水龙为研究对象,选取南京市江心洲和八卦洲地区长势良好的黄花水龙进行吸附试验,主要研究内容有:

1.分析黄花水龙对镉、铅的吸附机理;

2.分析影响黄花水龙对重金属吸附的因素;

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.实行方案

  1. 收集实验所需的实验材料,从南京市江心洲和八卦洲地区集长势良好的黄花水龙,带回实验室。

  2. 将实验材料分组进行相关的吸附试验。

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    4. 参考文献

    [1] jamilanwar,umer shafique,waheed-uz-zaman,muhammad salman,amara dar,shafique anwar.removal of pb(ii) and cd(ii) from water by adsorption on peels of banana[j].bioresource technology,2009,101(6).

    [2] m. bal,z.bujňkov,p. bal,a. zorkovsk,z. dankov,j. brianin. adsorption ofcadmium(ii) on waste biomaterial[j]. journal of colloid and interfacescience,2015,454.

    [3] kingadrzewiecka,klaudia borowiak,mirosaw mleczek,iwona zawada,piotr goliński.cadmium and lead accumulation in two littoral plants of five lakes in poznan,poland[j]. acta biologica cracoviensia series botanica,2010,52(2).

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