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本研究以纳米碳溶胶和烟草为材料,利用元素分析仪、红外光谱分析等方法,研究确定了纳米碳溶胶的主要组成成分;采用等温吸附试验,研究了纳米碳溶胶对离子的吸附特性,并探讨了温度及pH对其吸附特性的影响;利用土柱淋洗试验和盆栽试验,研究了纳米碳溶胶对植烟土壤养分含量和烟株生长的影响。主要结果如下: (1)纳米碳溶胶组分分析结果显示,纳米碳溶胶中主要含有C、H、O三种元素,其中O元素含量最高。除了C、H、O元素外,还含有少量的N和S元素。结合元素分析及红外光谱图分析表明,纳米碳溶胶颗粒含有羟基、羧基等官能团。研究发现纳米碳溶胶中主要存在羧酸类、酸酐类、苯羧酸类及苯羧酸酐类化合物。通过标样辅助定性发现,苯羧酸类物质主要有间苯二甲酸、苯偏三甲酸、均苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、苯五甲酸、苯六甲酸等,含量排序为苯六甲酸>1,2,4,5-苯四甲酸>均苯三甲酸>苯偏三甲酸>苯五甲酸>间苯二甲酸。 (2)等温吸附试验结果显示:纳米碳溶胶对钾、铜、镉的等温吸附曲线均符合Langmuir和Freundlich方程,其中Langmuir方程的拟合度更高。纳米碳溶胶对离子的吸附动力学可分为快慢两个阶段,反应符合准二级动力学方程。研究结果表明,温度和pH都会对纳米碳溶胶的吸附能力产生影响。在pH为7.0时纳米碳溶胶对钾吸附量最大。随着pH升高,纳米碳溶胶对铜和镉的吸附量逐渐增大。温度越低,纳米碳溶胶的吸附量越大,表明纳米碳溶胶对离子的吸附过程是放热反应。 (3)土柱试验和土盆实验一致表明,施用纳米碳溶胶可降低土壤pH和EC值。土柱淋洗试验结果表明:纳米碳溶胶对土壤营养元素具有明显的活化作用。土壤经纳米碳溶胶处理后,铵态氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量均有不同程度增加,营养元素的有效性明显提高。 活化试验结果表明,土壤经纳米碳溶胶处理后,速效钾和缓效钾的含量均显著增加。随着纳米碳溶胶用量的增加,其对土壤速效钾和缓效钾的活化效果越明显。 本试验研究发现,纳米碳溶胶可以明显降低土壤中有效态铜和有效态铅的含量。对有效态铜,以T2(纳米碳溶胶含量3%)降低效果最好,对有效态铅,随着纳米碳溶胶用量的增加,其降低土壤有效态铅含量的效果越显著。但是经纳米碳溶胶处理后的土壤,有效态镉含量会增加。 (4)本试验研究表明,土壤经纳米碳溶胶处理后,可以增加烟草植株的生物量,提高烟株体内的养分含量。当纳米碳溶胶用量为4.71 mL/kg时,烟草各项生长指标均有不同程度增加,叶鲜重和茎鲜重指标与对照相比差异显著。土壤经纳米碳溶胶处理后,烟草植株内的氮、磷、钾含量均有所增加,表明适宜用量纳米碳溶胶可以促进烟草对矿质元素的吸收。 由本试验可知,纳米碳溶胶不同施用次数对烟草生长的影响并无明显的规律。在一定范围内,溶胶施用次数越多越好。而施用次数对各元素在不同部位的表现规律影响不一致。