石墨烯(graphene)是由碳原子sp2杂化形成的具有二维结构的新型纳米材料。由于具有优异的物理化学特性、巨大的比表面积,石墨烯被广泛应用于各个领域。随着其生产量和使用量不断增大,石墨烯不可避免会进入到大气、水体和土壤等环境中,因此研究石墨烯的生态环境效应已显得十分必要。此外,石墨烯进入环境后,可能会与环境中污染物存在强烈的相互作用,进而影响到污染物的生态环境效应,因此,研究石墨烯与污染物的相互作用进而研究其对污染物生态毒性的影响,对准确恰当的评价石墨烯的生态环境效应具有十分重要的现实意义。多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境中存在的一类典型的有机污染物,因具有半挥发性、生物富集性和高毒性等特点被列为首批的持久性有机污染物之一。基于此,本文以典型的持久性有机污染物PCB28为代表性污染物,探讨了石墨烯对PCB28的吸附效应及机制,在阐明石墨烯对玉米的毒性效应机制的基础上,进一步深入研究了石墨烯对玉米吸收、积累PCB28的影响。主要结论如下:1、运用聚甲醛固相微萃取技术(POM-SPE),采用批量平衡法研究磺化石墨烯(SG)和氧化石墨烯(GO)对PCB28的吸附性能,并采用三个方程对吸附等温线进行拟合。结果表明Langmuir方程和Freundlich方程均能很好的拟合吸附等温线。不同环境因素(温度、p H)下,石墨烯对PCB28的吸附量都随着PCB28平衡浓度的升高而增大。p H值越大,SG和GO对PCB28的吸附能力越强,但随着温度的升高其吸附能力逐渐下降,吸附过程属于放热反应。傅里叶红外光谱的结果表明SG和GO对PCB28的吸附机制存在有π-π共轭作用和疏水效应,但不是其吸附的主要机制。通过分析石墨烯表面不同功能基团的变化证实了石墨烯与PCB28之间存在两种离子作用(H-π交互和阴离子-π交互),这两种作用可能是其吸附的主要机制。2、在试验浓度范围(0-500 mg·L-1)内,磺化石墨烯对玉米幼苗生长表现出了明显的浓度-剂量效应关系。在低浓度时促进玉米幼苗的生长,在高浓度时却产生了抑制作用,在50 mg·L-1时促进作用最大,而在500 mg·L-1时已表现为明显的抑制。玉米幼苗体内抗氧化酶活性发生了不同的变化,低浓度时根中的SOD、POD、MDA酶活相对于对照都有所下降,而高浓度时显著升高,表明此时玉米幼苗已经发生了氧化胁迫,通过细胞活力和膜脂透性的研究也证实了这一点。为了直观的观察到磺化石墨烯的影响,对玉米体内诱导的活性氧(ROS)及根尖形态和表面细胞性状进行成像观察。结果表明低浓度时体内诱导的ROS较少,细胞排列紧密有序且细胞较大,根尖饱满,而高浓度时玉米体内已经积累大量活性氧,细胞损伤严重,根尖表面褶皱较多,活力不强。3、在磺化石墨烯和PCB28共存时,对玉米幼苗吸收、积累PCB28及其体内的代谢产物进行分析,结果发现在短时间内石墨烯和PCB28共存对玉米幼苗的生长没有产生较大的影响,但对PCB28在体内吸收积累有一定作用。磺化石墨烯减少了幼苗根部对PCB28的吸附,增大了玉米根部对PCB28的吸收,却减少了PCB28从玉米幼苗根部向地上部的转移。在玉米体内同时存在脱氯作用和氯素重排这两种代谢方式,PCB8、PCB18为其代谢产物。体内PCB18的含量要高于PCB8,表明氯素重排在玉米代谢PCB28过程中为主要的代谢机制。