磷酸盐与纳米材料在水体/土壤介质中的作用机制开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国工农业生产迅速的发展以及伴随着人口的急剧增长，人类对土地资源的开发过度，导致土地质量的下降。磷农药的大量使用，造成了大量的土壤污染，土壤中的磷的迁移也会导致水体污染，许多湖泊、河流、地下水水质的富营养化趋势变得越来越严重。因此，防治磷污染，保护生态环境，是我国农业科学面临的一项迫切任务，由于纳米材料吸附效能高，催化效率高以及在土壤中有极高的修复性能，在土壤修复中被广泛应用，但人工纳米材料TiO₂和含磷农药化肥的过量使用，使地下水和土壤呈恶化趋势。同时，这些纳米材料和磷农药化肥不可避免地接触到土壤，从而被释放到土壤中引起二次污染问题，它们的存在可能会破坏农田。农田生态系统中的磷元素过多盈余使土壤中的总磷和有效磷水平不断上升。磷元素的积累虽然降低了迁移流失，但增加了环境污染风险。现阶段，虽然我国对非点源污染有一定研究，但技术还不成熟，不能达到有效控制地步。土壤中磷素受多种因素影响，多数通过淋溶流失，也会造成面源污染和富营养化。本课题通过模拟真实土壤环境，通过研究垂直迁移研究磷的去除，这对认识磷酸盐与纳米材料在水体/土壤介质中的作用机制具有重大的现实意义。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要分析不同的有机酸的主要组成成分，探究各种有机酸的物理属性，通过改变溶液的pH值和有机酸的浓度和背景溶液的类型，探究不同有机酸对TiO₂纳米颗粒在饱和石英砂柱中的滞留和迁移行为，了解不同有机酸对TiO₂纳米颗粒迁移过程中的作用机制。预期探索出不同有机酸对TiO₂纳米颗粒迁移的影响。

3. 研究的方法与步骤

（1）探究完成不同ph对tio₂纳米颗粒在饱和石英砂柱中的滞留和迁移行为的影响。

（2）改变不同背景溶液，测试tio₂纳米颗粒在饱和石英砂柱中的滞留。

（3）测试不同有机酸对tio₂颗粒表面电荷的影响

4. 参考文献

[1] w. du, y. sun, r. ji , j. zhu, j. wu, h. guo, tio₂ and zno nanoparticles negatively affect wheat growth and soil enzyme activities in agricultural soil. j. environ. monit. 2011, 13: 822-828.

[2] cao, x.; harris, w. g.; josan, m. s.; nair, v, d. inhibition of calcium phosphate precipitation under environmentally-relevant conditions. sci. total environ. 2007, 383, 205-215.

[3] jonathan brant, helene lecoanet and mark r.wiesner,aggregation and deposition characteristics of fullerene nanoparticles in aqueous systems.journal of nanoparticle research,2005,7: 545553.

5. 计划与进度安排

1）2022-11-15~2022-11-28 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告；

2）2022-01-01~2022-01-15 分析五种有机酸的组成成分，探究其的物理属性；

3）2022-01-16~2022-01-30 研究不同ph值和不同类型背景溶液下，有机酸对tio₂纳米颗粒的表面电荷特的影响；