農 業(yè) 環(huán) 境 科 學 學 報 J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 3 4 2 8 1 7 2 9 1 7 3 8 2 0 2 3 年 8 月 張 林 魏 書 奇 畢 馥 漩 等 功 能 化 菌 劑 鈍 化 土 壤 鉛 及 促 進 黃 瓜 生 長 研 究 J 農 業(yè) 環(huán) 境 科 學 學 報 2 0 2 3 4 2 8 1 7 2 9 1 7 3 8 Z H A N G L W E I S Q B I F X e t a l P a s s i v a t i o n o f P b i n s o i l a n d p r o m o t i n g c u c u m b e r g r o w t h u s i n g f u n c t i o n a l m i c r o b i a l a g e n t s J J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 3 4 2 8 1 7 2 9 1 7 3 8 功 能 化 菌 劑 鈍 化 土 壤 鉛 及 促 進 黃 瓜 生 長 研 究 張 林 魏 書 奇 畢 馥 漩 任 哲 儀 曹 博 張 穎 曲 建 華 東 北 農 業(yè) 大 學 哈 爾 濱 1 5 0 0 1 0 P a s s i v a t i o n o f P b i n s o i l a n d p r o m o t i n g c u c u m b e r g r o w t h u s i n g f u n c t i o n a l m i c r o b i a l a g e n t s Z H A N G L i n W E I S h u q i B I F u x u a n R E N Z h e y i C A O B o Z H A N G Y i n g Q U J i a n h u a N o r t h e a s t A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y H a r b i n 1 5 0 0 1 0 C h i n a A b s t r a c t T o s o l v e t h e p r o b l e m o f p o o r a c t i v i t y a n d l o w r e m e d i a t i o n e f f i c i e n c y o f p h o s p h o r u s s o l u b i l i z i n g b a c t e r i a P S B i n e n v i r o n m e n t s w i t h s e v e r e P b p o l l u t i o n b o n e c h a r w a s u s e d t o l o a d f e r r o u s s u l f i d e F e S w i t h t h e s t a b i l i z a t i o n o f c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e C M C T h i s w a s c o u p l e d w i t h P S B f o r s y n t h e s i z i n g t h e f u n c t i o n a l i z e d b a c t e r i a a g e n t C F B 1 P C F B 1 P w a s a p p l i e d f o r t h e r e m e d i a t i o n o f P b c o n t a m i n a t e d s o i l a n d t h e p e r f o r m a n c e a n d m e c h a n i s m s o f a l l e v i a t i n g P b s t r e s s i n c u c u m b e r w e r e i n v e s t i g a t e d T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t C F B 1 P p o s s e s s e d h i g h a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e f o r P b w i t h t h e m a x i m u m a d s o r p t i o n c a p a c i t y o f P b b e i n g 4 5 2 9 9 m g g 1 t h r o u g h c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n c o m p l e x a t i o n e l e c t r o s t a t i c a t t r a c t i o n a n d b i o l o g i c a l m i n e r a l i z a t i o n F u r t h e r m o r e p h o s p h a t e s o l u b i l i z i n g a m o u n t o f P S B i n C F B 1 P w a s e n h a n c e d t o 1 4 0 m g L 1 I n c o m p a r i s o n w i t h C K a p p l i c a t i o n o f C F B 1 P i n t h e s o i l c o u l d e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e b i o a v a i l a b i l i t y o f P b a n d d e c r e a s e t h e b i o a c c u m u l a t i o n o f P b i n t h e s h o o t s a n d r o o t s o f c u c u m b e r s e e d l i n g s f r o m 6 3 8 4 a n d 1 5 9 6 m g k g 1 t o 5 5 9 a n d 1 3 9 m g k g 1 s u c c e s s f u l a l l e v i a t i n g t h e t o x i c i t y s t r e s s o f P b o n c u c u m b e r s e e d l i n g s M e a n w h i l e a d d i t i o n o f C F B 1 P t o t h e s o i l s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h e p l a n t h e i g h t r o o t l e n g t h a n d f r e s h w e i g h t o f c u c u m b e r s e e d l i n g s f r o m 6 1 c m p l a n t 1 1 2 c m p l a n t 1 a n d 0 8 7 g p l a n t 1 t o 1 2 7 c m p l a n t 1 4 1 c m p l a n t 1 a n d 6 5 2 g p l a n t 1 e f f e c t i v e p r o m o t i n g t h e g r o w t h o f c u c u m b e r s e e d l i n g s T h e s t u d y d e m o n s t r a t e s t h a t C F B 1 P h a s e x c e l l e n t p a s s i v a t i o n p r o p e r t i e s f o r P b a n d c a n b e c o n s i d e r e d a s a n e f f i c i e n t p o t e n t i a l r e m e d i a t i o n a g e n t f o r P b c o n t a m i n a t e d s o i l K e y w o r d s p h o s p h a t e s o l u b i l i z i n g b a c t e r i a b o n e c h a r F e S c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e C M C P b s o i l b i o m i n e r a l i z a t i o n 收 稿 日 期 2 0 2 2 1 1 2 7 錄 用 日 期 2 0 2 3 0 4 0 4 作 者 簡 介 張 林 1 9 8 3 女 黑 龍 江 省 牡 丹 江 市 人 碩 士 中 級 實 驗 師 主 要 從 事 水 土 界 面 多 過 程 調 控 與 污 染 修 復 研 究 E m a i l 8 2 2 5 5 6 2 4 q q c o m 魏 書 奇 與 張 林 同 等 貢 獻 通 信 作 者 曲 建 華 E m a i l j h q u n e a u e d u c n 基 金 項 目 黑 龍 江 省 普 通 本 科 高 等 學 校 青 年 創(chuàng) 新 人 才 培 養(yǎng) 計 劃 項 目 U N P Y S C T 2 0 2 0 1 1 4 P r o j e c t s u p p o r t e d U n i v e r s i t y N u r s i n g P r o g r a m f o r Y o u n g S c h o l a r s w i t h C r e a t i v e T a l e n t s i n H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e C h i n a U N P Y S C T 2 0 2 0 1 1 4 摘 要 針 對 解 磷 菌 P S B 在 鉛 P b 污 染 嚴 重 環(huán) 境 下 存 在 活 性 較 差 修 復 效 率 低 下 等 問 題 本 研 究 通 過 骨 炭 負 載 羧 甲 基 纖 維 素 C M C 穩(wěn) 定 化 的 硫 化 亞 鐵 F e S 耦 合 P S B 制 備 功 能 化 菌 劑 C F B 1 P 用 于 P b 污 染 土 壤 的 修 復 并 探 討 其 緩 解 P b 對 黃 瓜 幼 苗 脅 迫 的 能 力 及 機 制 結 果 表 明 功 能 化 菌 劑 通 過 化 學 沉 淀 絡 合 靜 電 吸 引 和 生 物 礦 化 作 用 固 定 化 P b 其 最 大 吸 附 量 達 4 5 2 9 9 m g g 1 C F B 1 P 具 有 較 高 的 溶 磷 能 力 溶 磷 量 高 達 1 4 0 m g L 1 以 上 相 較 于 C K 處 理 C F B 1 P 施 加 能 有 效 降 低 土 壤 P b 的 生 物 有 效 性 減 少 黃 瓜 幼 苗 地 上 部 和 地 下 部 P b 的 生 物 積 累 量 分 別 從 6 3 8 4 m g k g 1 和 1 5 9 6 m g k g 1 降 低 到 5 5 9 m g k g 1 和 1 3 9 m g k g 1 從 而 降 低 P b 對 于 黃 瓜 幼 苗 的 脅 迫 作 用 C F B 1 P 的 施 加 可 顯 著 提 高 黃 瓜 幼 苗 的 株 高 根 長 鮮 質 量 分 別 從 6 1 c m 株 1 1 2 c m 株 1 0 8 7 g 株 1 增 加 到 1 2 7 c m 株 1 4 1 c m 株 1 6 5 2 g 株 1 有 效 促 進 黃 瓜 幼 苗 生 長 研 究 表 明 功 能 化 菌 劑 C F B 1 P 對 土 壤 P b 具 有 優(yōu) 異 的 鈍 化 性 能 是 一 種 極 具 潛 力 高 效 的 土 壤 重 金 屬 P b 污 染 修 復 劑 關 鍵 詞 解 磷 菌 骨 炭 硫 化 亞 鐵 羧 甲 基 纖 維 素 鉛 土 壤 生 物 礦 化 中 圖 分 類 號 S 6 4 2 2 X 5 3 文 獻 標 志 碼 A 文 章 編 號 1 6 7 2 2 0 4 3 2 0 2 3 0 8 1 7 2 9 1 0 d o i 1 0 1 1 6 5 4 j a e s 2 0 2 2 1 2 1 7農 業(yè) 環(huán) 境 科 學 學 報 第 4 2 卷 第 8 期 鉛 P b 作 為 常 見 的 重 金 屬 之 一 能 夠 通 過 農 藥 化 肥 的 施 用 采 礦 垃 圾 焚 燒 工 業(yè) 廢 物 處 置 不 當 及 污 水 灌 溉 等 途 徑 進 入 土 壤 中 造 成 嚴 重 的 土 壤 P b 污 染 1 2 同 時 重 金 屬 P b 具 有 普 遍 性 長 期 性 不 可 逆 性 以 及 難 以 降 解 等 特 征 易 在 土 壤 中 累 積 3 導 致 污 染 土 壤 中 的 植 物 通 過 根 系 將 P b 轉 運 到 體 內 抑 制 作 物 生 長 發(fā) 育 降 低 作 物 的 生 物 量 和 產 量 4 另 一 方 面 P b 可 通 過 食 物 鏈 的 富 集 作 用 在 人 體 累 積 進 而 損 害 人 體 的 神 經 消 化 和 生 殖 系 統(tǒng) 5 特 別 是 嚴 重 影 響 兒 童 的 智 力 發(fā) 育 已 有 研 究 表 明 修 復 土 壤 重 金 屬 污 染 的 技 術 主 要 包 括 固 化 穩(wěn) 定 化 技 術 生 物 修 復 技 術 以 及 化 學 穩(wěn) 定 技 術 等 6 7 其 中 生 物 修 復 技 術 因 其 操 作 簡 便 成 本 低 無 二 次 污 染 受 到 了 學 者 的 廣 泛 關 注 8 在 各 類 應 用 于 土 壤 重 金 屬 修 復 的 微 生 物 中 溶 磷 菌 P S B 作 為 一 種 功 能 性 菌 株 可 分 泌 有 機 酸 和 酸 性 磷 酸 酶 溶 解 土 壤 中 不 溶 性 磷 酸 鹽 通 過 生 物 礦 化 作 用 使 磷 酸 鹽 與 P b 形 成 穩(wěn) 定 的 磷 鉛 礦 P b 5 P O 4 3 O H 和 P b 5 P O 4 3 C l 從 而 鈍 化 土 壤 中 的 P b 9 然 而 由 于 土 壤 環(huán) 境 的 復 雜 性 及 污 染 環(huán) 境 的 惡 劣 性 P S B 往 往 會 受 到 高 濃 度 污 染 物 的 毒 害 作 用 且 與 土 著 菌 群 存 在 競 爭 關 系 導 致 P S B 活 性 下 降 及 修 復 效 率 低 下 等 問 題 為 解 決 上 述 問 題 可 以 通 過 微 生 物 固 定 化 技 術 將 P S B 固 定 在 天 然 基 質 如 硅 藻 土 和 活 性 污 泥 或 合 成 聚 合 物 基 質 如 丙 烯 酰 胺 等 載 體 材 料 上 提 高 P S B 的 活 性 及 對 較 高 濃 度 P b 的 耐 受 性 1 0 1 2 相 較 于 其 他 載 體 材 料 骨 炭 B C 是 一 種 動 物 骨 骼 在 無 氧 條 件 下 熱 解 制 備 的 富 炭 磷 產 物 其 具 有 發(fā) 達 的 孔 隙 結 構 豐 富 的 表 面 官 能 團 可 作 為 游 離 P S B 的 理 想 載 體 材 料 此 外 B C 不 僅 可 以 提 高 P S B 抗 毒 性 和 耐 受 力 還 可 以 為 P S B 提 供 適 宜 的 生 存 環(huán) 境 同 時 P S B 也 可 以 從 富 含 磷 酸 鹽 的 B C 中 溶 解 釋 放 磷 酸 鹽 有 效 地 增 強 P b 的 吸 附 和 生 物 礦 化 1 1 然 而 作 為 固 定 化 基 質 B C 對 P b 的 吸 附 能 力 有 限 無 法 完 全 緩 解 P b 對 P S B 的 毒 性 抑 制 因 此 有 必 要 設 計 一 種 多 功 能 固 定 化 基 質 增 強 P S B 對 P b 的 生 物 礦化 當 前 工 程 納 米 材 料 可 以 有 效 地 防 止 重 金 屬 進 入 更 深 的 土 壤 層 和 地 下 水 具 有 很 好 的 應 用 前 景 1 3 納 米 硫 化 亞 鐵 F e S 及 其 復 合 材 料 具 有 較 大 的 比 表 面 積 以 及 優(yōu) 異 的 吸 附 能 力 可 提 供 F e 2 和 S 2 通 過 離 子 交 換 沉 淀 等 方 式 鈍 化 重 金 屬 1 4 然 而 納 米 顆 粒 容 易 發(fā) 生 團 聚 且 易 與 周 圍 的 介 質 發(fā) 生 反 應 使 其 在 土 壤 中 的 反 應 活 性 快 速 下 降 阻 礙 了 該 技 術 的 進 一 步 發(fā) 展 應 用 羧 甲 基 纖 維 素 C M C 是 一 種 從 纖 維 素 中 提 取 的 無 毒 低 成 本 的 多 糖 可 以 作 為 穩(wěn) 定 化 劑 有 效 防 止 納 米 顆 粒 團 聚 從 而 提 高 納 米 顆 粒 的 穩(wěn) 定 性 1 5 此 外 納 米 材 料 能 夠 通 過 固 定 化 作 用 快 速 降 低 重 金 屬 的 生 物 有 效 性 和 遷 移 性 為 P S B 長 期 修 復 提 供 適 宜 的 生 長 條 件 1 6 因 此 本 研 究 基 于 化 學 生 物 聯(lián) 合 修 復 理 念 采 用 B C 為 載 體 材 料 同 時 負 載 C M C 穩(wěn) 定 化 的 F e S 以 及 P S B 制 備 硫 化 亞 鐵 功 能 化 生 物 炭 耦 合 解 磷 菌 材 料 通 過 表 征 綜 合 評 價 其 化 學 特 征 和 表 面 形 貌 并 考 察 不 同 因 素 對 復 合 材 料 磷 溶 能 力 的 影 響 以 探 討 復 合 材 料 對 鉛 污 染 土 壤 的 修 復 效 果 揭 示 其 鈍 化 P b 的 機 制 1 材 料 與 方 法 1 1 供 試 土 壤 菌 株 及 材 料 供 試 土 壤 采 自 黑 龍 江 省 哈 爾 濱 市 周 邊 未 污 染 農 田 的 表 層 土 壤 0 2 0 c m 土 壤 類 型 為 暗 棕 壤 土 壤 p H 值 有 機 質 全 氮 堿 解 氮 有 效 磷 速 效 鉀 可 溶 性 有 機 碳 含 量 分 別 為 6 9 4 1 0 1 6 g k g 1 1 6 2 g k g 1 1 3 5 6 0 m g k g 1 4 0 5 3 m g k g 1 2 4 0 7 m g k g 1 2 3 4 7 0 m g k g 1 土 壤 中 P b 含 量 為 5 2 2 m g k g 1 將 采 集 到 的 土 壤 去 除 植 物 殘 枝 石 塊 等 并 在 室 內 晾 干 研 磨 過 2 0 目 篩 通 過 外 源 添 加 5 L 用 P b N O 3 2 配 制 的 1 g L 1 P b 溶 液 到 1 0 k g 土 壤 中 混 合 均 勻 后 在 室 溫 條 件 下 老 化 3 0 d 土 壤 P b 含 量 為 5 2 5 m g k g 1 用 于 后 續(xù) 實 驗 生 物 炭 的 基 質 材 料 牛 骨 購 于 黑 龍 江 省 哈 爾 濱 市 將 牛 骨 用 去 離 子 水 清 洗 干 凈 在 8 5 烘 箱 中 烘 干 研 磨 過 1 0 0 目 篩 用 于 后 續(xù) 骨 炭 的 燒 制 實 驗 采 用 的 菌 株 是 P S B E n t e r o b a c t e r s p 來 自 于 中 國 普 通 微 生 物 菌 種 保 藏 中 心 C G M C C 1 1 7 3 3 1 2 C M C F e S 骨 炭 耦 合 解 磷 菌 的 制 備 功 能 化 菌 劑 的 制 備 包 括 1 將 牛 骨 粉 裝 入 瓷 舟 中 在 管 式 爐 中 N 2 氛 圍 下 以 1 0 m i n 1 升 溫 到 5 0 0 并 熱 解 2 h 獲 得 樣 品 命 名 為 骨 炭 B C 2 在 N 2 流 通 的 條 件 下 將 2 6 1 g 的 F e S O 4 7 H 2 O 放 入 裝 有 2 5 0 m L 去 離 子 水 的 密 封 三 角 瓶 中 在 磁 力 攪 拌 下 充 分 溶 解 并 將 1 6 5 m L 濃 度 為 5 g m L 的 C M C 溶 液 稱 取 5 5 2 g 的 羧 甲 基 纖 維 素 鈉 溶 于 1 0 0 m L 水 中 加 入 其 中 反 應 0 5 h 形 成 C M C F e 配 合 物 1 7 隨 后 再 添 加 0 8 2 5 g B C 和 1 3 5 m L 1 6 7 g m L N a 2 S 9 H 2 O 溶 液 于 反 應 體 系 中 繼 續(xù) 反 應 0 5 h 獲 得 的 樣 品 在 冷 凍 干 燥 機 中 干 燥 2 4 h 通 過 計 算 C M C F e S B C 的 質 量 比 為 1 7 3 0張 林 等 功 能 化 菌 劑 鈍 化 土 壤 鉛 及 促 進 黃 瓜 生 長 研 究 2 0 2 3 年 8 月 w w w a e s o r g c n 1 1 1 材 料 命 名 為 C F B 1 此 外 通 過 改 變 C M C F e S 及 B C 投 加 量 還 制 備 了 相 應 C M C F e S B C 的 質 量 比 為 0 2 0 2 1 0 5 0 5 1 及 1 5 1 5 1 的 C F B 0 2 C F B 0 5 和 C F B 1 5 的 材 料 通 過 測 定 材 料 對 于 P b 的 固 定 化 效 果 在 P b 濃 度 為 2 0 0 m g L 1 C F B 0 2 C F B 0 5 C F B 1 C F B 1 5 投 加 量 為 0 5 g L 1 的 條 件 下 對 于 P b 固 定 效 率 分 別 為 3 1 9 4 4 9 8 2 5 4 7 8 5 5 8 2 可 以 發(fā) 現(xiàn) 隨 著 C M C F e S B C 比 例 的 逐 漸 升 高 C F B 對 于 P b 固 定 化 效 率 逐 漸 升 高 并 且 在 C F B 1 C F B 1 5 處 理 下 P b 固 定 化 效 率 相 當 同 時 考 慮 材 料 相 應 的 制 備 成 本 C F B 1 最 終 被 確 定 為 進 一 步 耦 合 P S B 的 支 撐 材 料 3 在 3 0 下 將 P S B 置 于 L B 培 養(yǎng) 基 中 培 養(yǎng) 7 h P S B 達 到 對 數 生 長 期 菌 懸 液 通 過 離 心 去 除 L B 培 養(yǎng) 基 且 菌 體 重 新 懸 浮 在 0 9 的 N a C l 溶 液 中 并 調 節(jié) 菌 懸 液 O D 6 0 0 1 0 隨 后 將 C F B 1 P S B 懸 浮 液 以 1 2 0 g m L 比 例 投 加 到 三 角 瓶 中 在 恒 溫 搖 床 中 1 5 0 r m i n 1 下 固 定 化 5 h 所 獲 得 樣 品 放 入 冷 凍 干 燥 機 中 干 燥 4 8 h 合 成 功 能 化 菌 劑 C F B 1 P 1 3 功 能 化 菌 劑 溶 磷 能 力 及 P b 鈍 化 效 果 研 究 1 C F B 1 P 的 溶 磷 能 力 分 別 稱 取 5 0 g C a 3 P O 4 2 0 3 g M g S O 4 7 H 2 O 0 0 3 g M n S O 4 H 2 O 0 0 3 g F e S O 4 7 H 2 O 0 3 g K C l 0 3 g N a C l 0 5 g N H 4 2 S O 4 和 1 0 g C 6 H 1 2 O 6 溶 解 在 1 L 去 離 子 水 中 配 制 0 5 的 磷 酸 鈣 液 體 培 養(yǎng) 基 在 含 有 磷 酸 鈣 培 養(yǎng) 基 5 0 m L 的 1 0 0 m L 錐 形 燒 瓶 中 探 究 不 同 溫 度 1 0 3 0 C F B 1 P 投 加 量 0 0 3 0 0 7 g 培 養(yǎng) 時 間 0 4 8 h 和 P b 濃 度 2 0 2 0 0 m g L 1 對 于 C F B 1 P 溶 磷 性 能 的 影 響 每 個 處 理 設 置 3 組 平 行 并 在 恒 溫 搖 床 中 培 養(yǎng) 4 8 h 離 心 后 測 定 上 清 液 中 可 溶 性 磷 酸 鹽 的 濃 度 2 水 相 中 C F B 1 P 固 定 化 P b 效 果 將 C F B 1 P 投 加 到 含 有 2 0 0 m g L 1 P b 的 L B 液 體 培 養(yǎng) 基 中 于 0 5 4 8 h 的 不 同 時 間 點 取 樣 進 行 動 力 學 研 究 以 及 在 不 同 的 實 驗 溫 度 5 3 0 和 P b 濃 度 1 0 4 0 0 g L 1 下 進 行 等 溫 吸 附 研 究 3 C F B 1 P 對 于 土 壤 中 P b 鈍 化 效 果 設 置 6 個 處 理 組 包 括 C K P S B B C B C P C F B 1 及 C F B 1 P 組 每 個 處 理 3 組 平 行 將 P b 污 染 土 壤 裝 于 底 部 有 孔 的 塑 料 花 盆 直 徑 為 1 6 5 c m 高 為 1 0 c m 中 每 盆 約 裝 6 0 0 g 土 壤 保 持 土 壤 含 水 率 為 4 0 投 加 材 料 為 1 材 料 質 量 干 土 壤 質 量 每 盆 播 種 6 粒 黃 瓜 種 子 密 度 適 當 待 出 苗 后 保 留 長 勢 均 勻 的 植 株 4 株 盆 栽 實 驗 每 日 澆 水 兩 次 即 早 晚 各 一 次 以 保 持 種 子 萌 發(fā) 和 幼 苗 生 長 所 需 的 充 足 水 分 并 在 2 5 條 件 下 修 復 3 0 d 分 別 在 第 1 3 5 7 1 0 2 0 天 及 第 3 0 天 取 樣 土 壤 樣 品 在 室 溫 條 件 下 晾 干 研 磨 并 過 1 0 0 目 篩 通 過 二 乙 基 三 胺 五 乙 酸 D T P A 提 取 劑 萃 取 土 壤 中 P b 即 稱 量 5 g 土 壤 樣 品 加 入 到 含 有 2 5 m L D T P A 提 取 劑 的 5 0 m L 離 心 管 中 在 2 5 2 0 0 r m i n 1 的 水 浴 搖 床 中 振 蕩 2 h 后 通 過 T C L P 提 取 劑 萃 取 土 壤 中 P b 即 稱 量 2 g 土 壤 樣 品 加 入 到 含 有 4 0 m L p H 2 8 8 的 醋 酸 溶 液 的 5 0 m L 離 心 管 中 在 2 5 2 0 0 r m i n 1 的 水 浴 搖 床 中 振 蕩 1 8 h 后 以 5 0 0 0 r m i n 1 離 心 1 0 m i n 并 過 0 4 5 m 水 系 濾 膜 并 用 火 焰 分 光 光 度 計 測 定 P b 含 量 4 不 同 處 理 下 黃 瓜 生 理 生 化 指 標 將 不 同 處 理 組 種 植 3 0 d 后 的 黃 瓜 幼 苗 從 土 壤 中 分 離 出 來 用 去 離 子 水 仔 細 清 洗 植 株 的 地 上 部 分 和 根 部 沖 洗 干 凈 后 用 濾 紙 擦 干 水 分 立 即 用 分 析 天 平 和 直 尺 測 定 植 物 的 鮮 質 量 株 高 和 根 長 此 外 對 黃 瓜 幼 苗 進 行 消 解 稱 取 2 0 g 粉 碎 的 植 物 樣 品 于 坩 堝 中 加 入 1 0 m L 濃 硝 酸 搖 勻 后 加 3 m L 6 0 高 氯 酸 置 于 電 熱 板 上 在 通 風 廚 低 溫 加 熱 至 微 沸 1 4 0 1 6 0 待 棕 色 氮 氧 化 物 基 本 排 出 后 升 高 溫 度 繼 續(xù) 加 熱 消 化 產 生 濃 白 煙 揮 發(fā) 大 部 分 高 氯 酸 坩 堝 中 呈 灰 白 色 糊 狀 取 下 冷 卻 用 去 離 子 水 過 濾 定 容 于 5 0 m L 容 量 瓶 中 利 用 電 感 耦 合 原 子 發(fā) 射 光 譜 儀 A t o m i c E m i s s i o n S p e c t r o m e t e r I C P A E S 測 定 溶 液 中 P b 濃 度 1 4 C F B 1 P 的 表 征 為 進 一 步 探 究 功 能 化 菌 劑 微 觀 特 性 本 文 采 用 以 下 幾 種 表 征 手 段 1 掃 描 電 鏡 S E M 用 于 探 究 功 能 化 菌 劑 的 微 觀 形 貌 特 征 2 傅 里 葉 紅 外 光 譜 F T I R 用 于 測 定 功 能 化 菌 劑 表 面 官 能 團 的 種 類 3 X 射 線 衍 射 儀 X R D 用 于 分 析 功 能 化 菌 劑 表 面 晶 體 結 構 及 組 成 變 化 1 5 數 據 處 理 吸 附 動 力 學 試 驗 采 用 擬 一 級 擬 二 級 及 A v r a m i 動 力 學 模 型 進 行 擬 合 q t q e 1 e k 1 t 1 q t q 2 e k 2 t 1 q e k 2 t 2 q t q e 1 e k 3 t n 3 式 中 q t 和 q e 分 別 為 t 時 刻 的 吸 附 量 和 平 衡 時 的 吸 附 量 m g k g 1 k 1 為 擬 一 級 動 力 學 常 數 m i n 1 k 2 為 擬 二 級 動 力 學 常 數 g m g 1 h 1 k 3 為 A v r a m i 分 數 模 型 吸 附 速 率 參 數 h 1 等 溫 吸 附 試 驗 用 L a n g m u i r F r e u n d l i c h 和 S i p s 等 溫 吸 附 模 型 進 行 擬 合 模 型 如 下 1 7 3 1農 業(yè) 環(huán) 境 科 學 學 報 第 4 2 卷 第 8 期 q e q m a x K L C e 1 K L C e 4 q e K F C 1 n F e 5 q e K S C n S e 1 a S C n S e 6 式 中 q m a x 為 C F B 1 P 估 計 吸 附 污 染 物 的 最 大 量 m g g 1 K L K F 和 n F 分 別 為 L a n g m u i r 平 衡 常 數 L m g 1 F r e u n d l i c h 吸 附 系 數 m g g 1 L m g 1 1 n 和 指 數 K S L g 1 和 n S 是 S i p s 模 型 相 應 的 恒 定 異 質 性 因 子 采 用 S P S S 2 6 0 軟 件 進 行 方 差 分 析 顯 著 性 差 異 水 平 設 置 為 0 0 5 實 驗 中 數 據 處 理 以 及 圖 表 繪 制 采 用 O r i g i n 2 0 1 8 P h o t o s h o p 2 0 1 9 和 J a d e 6 0 進 行 處 理 2 結 果 與 討 論 2 1 材 料 表 征 分 析 通 過 掃 描 電 鏡 觀 察 B C C F B 1 P S B 及 C F B 1 P 的 表 面 形 貌 如 圖 1 a 所 示 B C 表 面 具 有 一 定 的 褶 皺 結 構 并 含 有 豐 富 的 孔 隙 結 構 這 是 由 于 骨 粉 在 厭 氧 條 件 下 高 溫 熱 解 所 致 同 時 這 些 多 孔 結 構 也 有 利 于 C M C F e S 顆 粒 及 P S B 的 負 載 如 圖 1 b 所 示 可 以 清 晰 地 觀 察 到 大 量 的 顆 粒 物 質 均 勻 的 分 散 在 B C 表 面 及 孔 隙 中 B C 的 加 入 可 以 有 效 地 抑 制 F e S 顆 粒 的 團 聚 增 加 其 分 散 性 從 而 為 P b 的 固 定 化 提 供 更 多 的 活 性 位 點 如 圖 1 c 所 示 在 掃 描 電 鏡 下 P S B 呈 表 面 光 滑 短 棒 狀 形 態(tài) 在 圖 1 d 中 同 樣 發(fā) 現(xiàn) 了 短 棒 狀 的 P S B 分 散 或 聚 集 在 C F B 1 P 上 證 實 了 功 能 菌 劑 的 成 功 制 備 圖 2 a 展 示 了 B C C F B 1 和 C F B 1 P 三 種 材 料 的 F T I R 圖 譜 可 以 發(fā) 現(xiàn) B C 在 3 4 1 6 1 6 3 7 1 4 5 5 c m 1 和 1 0 3 1 c m 1 處 存 在 峰 帶 分 別 與 O H C O C O 和 O C O 官 能 團 相 一 致 1 7 1 9 此 外 5 5 3 c m 1 和 6 0 2 c m 1 處 的 峰 帶 代 表 官 能 團 中 磷 和 氧 的 不 對 稱 振 動 2 0 2 2 在 負 載 C M C F e S 粒 子 后 C F B 1 的 O H 峰 帶 移 至 3 4 1 3 c m 1 這 是 由 于 C M C F e S 與 B C 表 面 分 子 間 氫 鍵 作 用 所 致 此 外 O C O 和 C O 等 峰 帶 在 C F B 1 中 也 出 現(xiàn) 一 定 程 度 的 偏 移 表 明 B C 負 載 C M C F e S 顆 粒 過 程 中 C O O H C O 和 O C O 官 能 團 扮 演 著 關 鍵 作 用 當 P S B 進 一 步 固 定 在 C F B 1 上 時 C F B 1 的 多 種 官 能 團 如 C O O C O 和 O H 的 伸 縮 振 動 和 強 度 都 有 所 增 加 表 明 C O O C O 和 O H 等 官 能 團 有 利 于 P S B 固 定 在 C F B 1 上 此 外 在 C F B 1 P 固 定 化 P b 后 表 面 O H 和 O C O 官 能 團 伸 縮 振 動 對 應 的 峰 帶 發(fā) 生 了 位 移 而 C O 伸 縮 振 動 對 應 的 峰 的 強 度 降 低 表 明 O H O C O 及 C O 參 與 了 P b 的 固 定 化 過 程 C F B 1 P 中 位 于 5 6 4 c m 1 處 的 峰 帶 也 發(fā) 生 輕 微 偏 移 表 明 P O 3 4 基 團 可 能 通 過 化 學 沉 淀 固 定 P b 總 的 來 說 可 以 推 測 O H O C O P O 3 4 和 C O 是 C F B 1 P 鈍 化 P b 的 主 要 官 能 團 圖 2 b 展 示 了 C F B 1 C F B 1 P 和 C F B 1 P 固 定 化 P b 后 三 種 材 料 的 X R D 圖 譜 值 得 注 意 的 是 可 以 在 C F B 1 圖 譜 中 觀 察 到 4 0 0 4 4 8 3 4 和 6 1 7 0 處 F e S 所 對 應 的 三 個 特 征 峰 2 3 C F B 1 耦 合 P S B 后 在 C F B 1 P 上 同 樣 也 發(fā) 現(xiàn) 了 F e S 特 征 峰 進 一 步 證 明 F e S 顆 粒 成 功 地 負 載 在 功