石墨烯吸附多氯聯(lián)苯及其對植物毒性的影響研究.pdf

1、石墨烯（graphene）是由碳原子sp2雜化形成的具有二維結構的新型納米材料。由于具有優(yōu)異的物理化學特性、巨大的比表面積，石墨烯被廣泛應用于各個領域。隨著其生產(chǎn)量和使用量不斷增大，石墨烯不可避免會進入到大氣、水體和土壤等環(huán)境中，因此研究石墨烯的生態(tài)環(huán)境效應已顯得十分必要。此外，石墨烯進入環(huán)境后，可能會與環(huán)境中污染物存在強烈的相互作用，進而影響到污染物的生態(tài)環(huán)境效應，因此，研究石墨烯與污染物的相互作用進而研究其對污染物生態(tài)毒性的影響，對

2、準確恰當?shù)脑u價石墨烯的生態(tài)環(huán)境效應具有十分重要的現(xiàn)實意義。多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls，PCBs)是環(huán)境中存在的一類典型的有機污染物，因具有半揮發(fā)性、生物富集性和高毒性等特點被列為首批的持久性有機污染物之一?；诖?，本文以典型的持久性有機污染物PCB28為代表性污染物，探討了石墨烯對PCB28的吸附效應及機制，在闡明石墨烯對玉米的毒性效應機制的基礎上，進一步深入研究了石墨烯對玉米吸收、積累PCB28的影響

3、。
　　主要結論如下：
　　1、運用聚甲醛固相微萃取技術（POM-SPE），采用批量平衡法研究磺化石墨烯（SG）和氧化石墨烯（GO）對PCB28的吸附性能，并采用三個方程對吸附等溫線進行擬合。結果表明Langmuir方程和Freundlich方程均能很好的擬合吸附等溫線。不同環(huán)境因素（溫度、pH）下，石墨烯對PCB28的吸附量都隨著PCB28平衡濃度的升高而增大。pH值越大，SG和GO對PCB28的吸附能力越強，但隨著溫度的

4、升高其吸附能力逐漸下降，吸附過程屬于放熱反應。傅里葉紅外光譜的結果表明SG和GO對PCB28的吸附機制存在有π-π共軛作用和疏水效應，但不是其吸附的主要機制。通過分析石墨烯表面不同功能基團的變化證實了石墨烯與PCB28之間存在兩種離子作用（H-π交互和陰離子-π交互），這兩種作用可能是其吸附的主要機制。
　　2、在試驗濃度范圍（0-500 mg·L-1）內(nèi)，磺化石墨烯對玉米幼苗生長表現(xiàn)出了明顯的濃度-劑量效應關系。在低濃度時促進玉

5、米幼苗的生長，在高濃度時卻產(chǎn)生了抑制作用，在50 mg·L-1時促進作用最大，而在500 mg·L-1時已表現(xiàn)為明顯的抑制。玉米幼苗體內(nèi)抗氧化酶活性發(fā)生了不同的變化，低濃度時根中的SOD、POD、MDA酶活相對于對照都有所下降，而高濃度時顯著升高，表明此時玉米幼苗已經(jīng)發(fā)生了氧化脅迫，通過細胞活力和膜脂透性的研究也證實了這一點。為了直觀的觀察到磺化石墨烯的影響，對玉米體內(nèi)誘導的活性氧（ROS）及根尖形態(tài)和表面細胞性狀進行成像觀察。結果表明

6、低濃度時體內(nèi)誘導的ROS較少，細胞排列緊密有序且細胞較大，根尖飽滿，而高濃度時玉米體內(nèi)已經(jīng)積累大量活性氧，細胞損傷嚴重，根尖表面褶皺較多，活力不強。
　　3、在磺化石墨烯和PCB28共存時，對玉米幼苗吸收、積累PCB28及其體內(nèi)的代謝產(chǎn)物進行分析，結果發(fā)現(xiàn)在短時間內(nèi)石墨烯和PCB28共存對玉米幼苗的生長沒有產(chǎn)生較大的影響，但對PCB28在體內(nèi)吸收積累有一定作用?；腔p少了幼苗根部對PCB28的吸附，增大了玉米根部對PCB28