鎘元素在水稻中累積的危害及生物炭應(yīng)用價(jià)值論文
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前言：我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步，加快了我國土地污染的速度，在重金屬污染土地面積逐年加大的險(xiǎn)峻形勢(shì)下，我國相關(guān)學(xué)者從生物炭的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性、吸附能力與凈化土壤實(shí)效性三個(gè)方面入手，針對(duì)生物炭的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了研究，并取得了非常顯著的研究結(jié)果，為生物炭在稻田土壤還原工作中的應(yīng)用提供了科學(xué)性的數(shù)據(jù)支持。
1、鎘元素在水稻中累積的危害
鎘并不是植物生長所必須的微量元素，但是與其它元素相比，鎘元素最容易被植物吸收，當(dāng)植物體內(nèi)的鎘元素含量達(dá)到一定程度時(shí)，植物會(huì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象停止生長，所以說為了保證植物的正常生長，提高我國水稻的生產(chǎn)量，相關(guān)學(xué)者針對(duì)鎘元素對(duì)植物帶來的危害進(jìn)行深入的研究，具體的研究結(jié)果如下：
（1）抗氧化酶的活性是決定水稻正常生長的關(guān)鍵，通過一系列的研究后發(fā)現(xiàn)，生長在鎘元素含量過高土壤中的水稻，會(huì)產(chǎn)生抑制抗氧化酶活性反應(yīng)，造成過氧化氫積累，水稻產(chǎn)生抑制抗氧化酶活性反應(yīng)的主要原因是，鎘元素具有極強(qiáng)的穿透力，在水稻植物生長的過程中，鎘元素通過活性酶的釋放，能夠在有效的時(shí)間內(nèi)積累在水稻植株內(nèi)部，繼而對(duì)水稻的生長造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致水稻植物停止生長[1].
�。�2）水稻植物在生長的過程中，植株內(nèi)部的細(xì)胞全部處于高度活化的狀態(tài)，進(jìn)而提高了植物吸收土壤營養(yǎng)的能力，維持了植物的新陳代謝。但是鎘元素的過量吸收，不僅降低了植物氧化酶細(xì)胞的活性，還對(duì)植物自由基細(xì)胞造成了損害，致使植物內(nèi)部保護(hù)膜抵抗力下降。除此之外鎘元素會(huì)迅速侵占植物必須元素的位置，導(dǎo)致植物不能充分吸收土壤中養(yǎng)分，繼而破壞水稻植物正常的生長狀態(tài)，降低水稻產(chǎn)量。
�。�3）眾所周知植物通過光合作用維持植物的正常生命活動(dòng)，然而鎘元素對(duì)植物葉片葉綠素含量的影響非常大，當(dāng)植物吸收大量的鎘元素時(shí)，植物會(huì)表現(xiàn)出外觀脅迫癥狀，抑制植物光合作用，降低植物光合作用速率。在鎘元素的影響下，植物葉綠素細(xì)胞會(huì)逐漸失去活性，最后消解在植物體內(nèi)，導(dǎo)致植物葉片細(xì)胞失去吸收水分的功能，阻礙植物的生長，嚴(yán)重的情況下，植物會(huì)在幼苗時(shí)期死亡[2].
2、生物炭對(duì)稻田土壤鎘生物有效性的影響研究方法
2.1生物炭理性應(yīng)用法
生物炭主要由植物組成，具有極高的碳元素含量，近幾年來隨著土壤鎘元素污染情況的加劇，生物炭被當(dāng)做土壤還原劑得到了廣泛的應(yīng)用。生物炭非常容易受到外界環(huán)境的影響，相關(guān)學(xué)者利用生物炭的化學(xué)特性，通過調(diào)節(jié)溫度激發(fā)了生物炭的物質(zhì)活性，繼而提高了生物炭調(diào)節(jié)土壤成分的能力，生物炭的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在生物炭正式投入使用之前，研究人員要進(jìn)行多次的模擬實(shí)驗(yàn)，確定生物炭活性釋放的最佳溫度，了解不同存儲(chǔ)環(huán)境對(duì)生物炭物理活性造成影響的程度。首先研究人員要收集大量完整的水稻稻皮，并對(duì)水稻稻皮進(jìn)行自然風(fēng)干操作，讓水稻稻皮的含水量維持在百分之十六以下，然后將水稻稻皮作為生物炭的制備材料使用，并將生物炭制備材料放入封裝帶中，投入到不同溫度環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)生物炭制備材料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，觀察不同環(huán)境下生物炭制備材料的實(shí)際狀態(tài)，總結(jié)相應(yīng)的專業(yè)性數(shù)據(jù)，以便于為生物炭在稻田土壤中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持[3].
2.2生物炭吸附能力研究法
生物炭吸收鎘元素的能力不僅與外界環(huán)境有關(guān)，與生物炭自身體積大小，以及生物炭孔隙面積也有著非常緊密的關(guān)系，經(jīng)過大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，生物炭表面面積和結(jié)構(gòu)孔隙越大，生物炭吸收鎘元素的能力就越強(qiáng)，為了進(jìn)一步證實(shí)這一說法的準(zhǔn)確性，相關(guān)學(xué)者從解析動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，對(duì)生物炭的吸附能力進(jìn)行了深入的研究。生物炭吸附能力研究法的前期準(zhǔn)備工作，與生物炭吸附能力研究法相同，主要以水稻稻皮為主要的植被材料，然后將生物炭制備材料投入到不同濃度的鎘元素溶液中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況制定統(tǒng)一的溶解吸收時(shí)間，在到達(dá)規(guī)定時(shí)間之后，研究人員以科學(xué)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的測量計(jì)算設(shè)備，對(duì)生物炭的析解能力進(jìn)行檢測，最后通過不同檢驗(yàn)結(jié)果與給定標(biāo)準(zhǔn)值的比較，得出具體的結(jié)論，繼而為生物炭的實(shí)際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
2.3生物炭實(shí)效性研究法
通過大量的研究實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，鎘元素在土壤中的分布狀態(tài)是決定鎘元素危害程度的關(guān)鍵，近幾年來生物炭在土壤還原治理工作中取得了顯著的效果，為了進(jìn)一步提高生物炭的適用性，相關(guān)學(xué)者針對(duì)生物炭的'潛在能力，以及生物炭對(duì)土壤中鎘元素的分布狀態(tài)調(diào)節(jié)能力進(jìn)行了研究。在實(shí)驗(yàn)研究開始之前，研究人員準(zhǔn)備了多個(gè)面積形狀全部相同的大型實(shí)驗(yàn)管，讓每個(gè)實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水稻生長條件保持一致，并向?qū)嶒?yàn)管內(nèi)放置不同含量的生物炭。在規(guī)定的培養(yǎng)時(shí)間結(jié)束之后，在生物炭吸附能力研究法和生物炭理性應(yīng)用法的理論基礎(chǔ)之上，以生物炭對(duì)土壤的作用機(jī)理為主要的研究依據(jù)，觀察每個(gè)實(shí)驗(yàn)管內(nèi)植株的生長狀態(tài)，對(duì)實(shí)驗(yàn)管內(nèi)的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測量的同時(shí)，對(duì)生物炭調(diào)節(jié)土壤內(nèi)金屬含量的能力進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中土壤碳酸結(jié)合程度，確定生物炭實(shí)效性[4].
結(jié)論：通過上文的敘述我們可以發(fā)現(xiàn)，生物炭作為應(yīng)用最頻繁的土壤還原劑，對(duì)鎘元素具有極強(qiáng)的吸附能力，展示了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。從目前生物炭的實(shí)際研究現(xiàn)狀看，生物炭還有很對(duì)潛在的物質(zhì)特性沒有被發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，存在大量的不確定因素和不可控制因素，所以說為了進(jìn)一步提高生物炭的實(shí)效性，相關(guān)研究人員應(yīng)該在現(xiàn)有研究結(jié)論之上，進(jìn)行更加深入的探討，繼而明確展示生物炭治理鎘污染土壤的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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