纳米材料在土壤与植物营养领域的应用进展

《纳米材料在土壤与植物营养领域的应用进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、纳米材料在土壤与植物营养领域的应用进展纳米科学技术(Nano—sT)是20世纪80年代末、90年代初期刚刚诞生并正在崛起的新兴科技，它的基本涵义是在纳米尺寸(10-7～10-9)范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子来创制新的物质。由于纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等基本特性，因此，出现许多传统材料不具备的奇异特性。纳米材料在吸收、催化、敏感特性和磁效应方面都表现出明显不同于传统材料的特性，在高技术应用上显示出巨大的潜力。正因为如此，纳米科技越来越受到世界各国政府和科学家的高度重视。美国、日本和欧盟都分别将纳米技术列为

2、21世纪最先研究的科技。从其发展过程来看，20世纪90年代属于纳米科技初期理论研究阶段，主要研究纳米材料的制备方法和性质；从90年代末到21世纪初，属于纳米技术理论与实际应用相结合的阶段；随着对纳米材料性质的了解不断深入，其应用范围也越来越广泛，许多新的名词也随之而产生。纳米材料按尺寸结构可化分为准零维的纳米颗粒和纳米粉体、准一维的纳米丝和棒、准二维的纳米膜以及由纳米颗粒(纤维)构成的三维纳米块体材料；按组成和结构可分为纳米相材料和纳米复合材料；按性状和用途可分为纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米传感材料、医用纳米材料、农用纳米材料、有机一无机纳米复合体、介孔固体和

3、介孔复合体等。目前纳米材料已经广泛应用于日常生活，如：纳米应用于催化剂、能源、环保、电子技术、分子生物和医学领域、军事及农业领域。为了改善土壤与水环境、减少因土壤引起的温室气体碳的排放，国内外一些专家建议将纳米材料应用于土壤与植物营养领域中，因为纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应及量子尺寸效应等性质。如果将其应用到该领域，就有可能解决上述问题。目前已有部分研究者提出了此方面的要求，并进行了一些初步性的探索工作。鉴于此，本文在查阅了国内外相关文献基础上，对纳米肥料和纳米材料在土壤与植物营养等方面的应用状况进行了初步总结，以期对纳米技术在土壤肥料与植物营养领域上的应

4、用有一个总体认识，为相关领域进行科学研究拓展新的思路。l在土壤与植物营养领域的应用1．1环境从文献可见，邬玉琼较早将纳米材料应用于土壤领域。她以Fe(N03)3，NaS04·H20，A1C13，NaSiO2为原材料，采用共沉淀法合成纳米级土壤氧化矿物，并研究了其对重金属离子的吸附情况。结果表明，将多种盐混合通过共沉淀法所合成的土壤氧化矿物要比单一的氧化矿物的吸附效果好，这无疑为防治土壤重金属污染开辟了新的途径。但是，纳米级土壤氧化矿物是否有利于土壤的通透性和保水、保肥性、是否可以减少或缓冲土壤中农药等有毒物质的吸附作用以及钝化重金属的污染等问题还有待进一步研究。温

5、善菊采用化学液相沉淀法制备了含无机金属离子的纳米微粒。通过土柱淋洗、水培、砂培等试验研究了土壤纳米微粒对土壤保肥、供肥及作物生长发育的影响。结果表明，纳米微粒以胶液的形式进入土壤后，由于具有一定的磁性，可以吸附土壤中的离子，对土壤中氮素养分的淋失具有显著的降低作用，但这种降低作用与土壤的容重有密切的关系，以土壤容重1．1g/cm3为最佳，增大或降低都会削弱纳米粒子的这种作用。不足的是，温善菊没有阐述清楚究竟是土壤容重还是纳米微粒或是二者的协同作用影响了氮磷钾的淋失效果，也没有说明纳米微粒对氮素养分的解吸作用。而刘秀梅采用微乳化和物理、化学插层法制备了纳米级高岭土，

6、研究了纳米级和天然高岭土对营养元素氮、磷、钾和有机碳的吸附及解吸特性。结果表明，在相同的初始处理浓度下，纳米级高岭土对氮、磷、钾和有机碳的吸附量均比天然高岭土高。纳米级和天然高岭土对氮、磷、钾和有机碳的解吸量与其吸附量呈正相关。但是刘秀梅也没有阐述清楚纳米高岭土吸附和解吸养分的机理。另外，张夫道课题组通过对所研制的纳米一亚微米级缓释材料进行微生物降解试验表明，7种纳米一亚微米级缓释材料对小麦出苗无影响，且增加了小麦地上部干重、叶面积、叶绿素含量。JooSungHee采用化学液相沉淀法制备了纳米零价铁，由于纳米零价铁具有磁效应可吸附离子、小尺寸效应可与离子反应，起到

7、降低污染物浓度等作用，因此，研究认为纳米零价铁(NZVI)能够减轻土壤中除草剂的污染。Manning运用纳米零价铁(FeO)与地下水中的六价铬反应，生成Cr(OH)3来减轻六价铬对地下水的污染。Shin研究认为纳米零价铁(NZVI)能够减少硝酸盐的含量，在25~C的纳米零价铁细胞反应器里，3d之内硝酸盐含量显著减少，7d之内减少了50％。而Yang指出在酸性环境条件下更有利于其减少硝酸盐的含量。YuanChingLien认为纳米铁在低pH值时，会出现零点电荷，增大其吸附能力，因而能够影响环境对砷的吸收，减轻环境中砷的污染。上述人员从不同角度对纳米零价铁进行了研究，

8、其最终的反