毕业设计（论文）-聚丁二酸丁二醇酯复合材料降解过程对植物发芽和生理特征影响.doc

宁德师范学院毕业设计(论文)聚丁二酸丁二醇酯复合材料降解过程对植物发芽和生理特征影响院 系 ：化学系专业（班级）：应用化学2班姓名：学号:B2010063202指导教师：职称：讲师完成日期： 2014年5月21日宁德师范学院教务处制摘 要本课题主要研究了聚丁二酸丁二醇酯（PBS）复合材料在降解过程当中对植物发芽和生长的影响。并从PBS复合材料原料以及PBS复合材料低聚物、高聚物等三个方面评价脂肪族聚酯生物降解对植物的影响。研究结果表明：PBS复合材料原料浓度低于500mg/L时，对植物种子的发芽和幼苗生长不会产生影响，但当浓度高于1000mg/L时，将抑制幼苗生长。土壤中加入PBS复合材料低聚物或高聚物都有利于种子的发芽，提高其发芽率、活力指数、苗长等，并且随着质量分数的增加，这种促进作用越发明显。土壤中低质量分数的PBS复合材料（0.022%、0.22%）不会对植株的根长和株高产生影响，但高质量分数（1.1%、2.2%）则会降低植株的根长和株高，产生轻微的抑制作用。关键词: 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）；复合材料；生物降解性；环境评价 AbstractThis paper mainly studies the polybutylene succinate (PBS) composite effect on the germination and growth of plants in the degradation process. Influence of aliphatic polyester biodegradation of plant evaluation from the three aspects of PBS composite material and the PBS oligomers, polymers. The results showed that: PBS composite material concentration is lower than 500mg/L, impact on plant seed germination and seedling growth will not,when the concentration is higher than1000mg/L, the inhibition of seedling growth.The soil with the addition of PBS composite oligomer or polymer are conducive to improve the seed germination, germination rate, vigor index,seedling length, and with increasing mass fraction, the more obvious effect in promoting.PBS composite material in low concentration (0.022%, 0.22%) not on plant root length and plant height effect, but high concentration (1.1%, 2.2%) will reduce the plant root length and plant height, the slight inhibition. Key words: Poly butylene succinate; Compound material; Biological degradationEnvironmental assessment目 录1 概述11.1 研究背景11.1.1 生物降解材料的定义11.1.2 生物降解材料的分类11.1.3 生物降解材料的优越性21.2 PBS生物降解材料概述21.2.1 PBS生物降解材料简介21.2.2 PBS生物降解机理21.2.3 PBS复合材料31.3 生物降解材料评价体系现状31.3.1 生物降解材料评价标准31.3.2 生物降解材料评价方法研究现状41.4 选题的目的和研究内容42 PBS复合材料原料对植物发芽影响评价52.1 实验部分52.1.1 实验仪器与试剂52.1.2 实验方法52.2 结果与讨论62.2.1 PBS复合材料原料对植物发芽的影响62.2.2 PBS复合材料原料对植物芽长及出苗情况的影响73 PBS复合材料低聚物降解对植物发芽与生长影响评价83.1 实验部分83.1.1 实验仪器与试剂83.1.2 实验方法83.2 结果与讨论93.2.1 PBS分子量的测评93.2.2 PBS复合材料低聚物降解对植物发芽的影响103.2.3 PBS复合材物料低聚物降解对植物活力指数与苗长的影响103.2.4 PBS复合材料低聚物降解对植物根长与株高的影响114 PBS复合材料高聚物降解对植物发芽与生长影响评价144.1 实验部分154.1.1 实验仪器与材料144.1.2 实验方法144.2 结果与讨论154.2.1 PBS高聚物分子量测试154.2.2 PBS复合材料高聚物降解对植物发芽的影响164.2.3 PBS复合材物料高聚物降解对植物活力指数与苗长的影响164.2.4 PBS复合材料高聚物降解对植物根长和株高的影响175 结论与需进一步开展的工作195.1 结论195.2 需进一步开展的工作19致谢20参考文献21聚丁二酸丁二醇酯复合材料降解过程对植物发芽和生理特征影响1 概述1.1 研究背景 当前，各类塑料制品给人们带来了极大的便利，但是由于它们在自然环境中难以降解，其废弃后造成的环境污染问题越来越严重。全世界每年废弃塑料制品总量达6000万吨，而我国每一年废弃量也高达300万吨。塑料和农用地膜的广泛使用，因其难降解性导致“白色污染”日益严重，塑料残膜对土壤的物理、生物及化学性质都存在负面影响1。这些废弃的塑料会给生态环境造成严重危害时，同时不利于植物生长发育和品质提高2-3。PBS因其具有优异的生物降解性能和加工性能成为当今研究和开发的热门材料。但是，PBS复合材料废弃后在环境中的变化常常被研究人员所忽视，其在降解过程当中是否对植物产生影响，尚未有明确的证实。1.1.1 生物降解材料的定义 随着生物降解材料研究的深入，关于生物降解材料的定义也在发生变化。美国材料协会（ASTM）4将可生物降解材料定义为：在自然界中由于微生物的作用发生降解的材料5。现在，国际上普遍认为可生物降解材料是在无氧或有氧的条件下，高聚物自身被分解成 CO2、H2O、CH4或其他的小分子量聚合物，最后以无毒和无害的方式进入自然环境中6。1.1.3生物降解材料分类 可生物降解材料依据定义和生产方式可分为以下三种类型。（1） 微生物合成型生物降解材料是指通过微生物生命活动把某些有机化合物作为自身的能量和碳源储存在其体内，以发酵作用而合成的高分子材料7。（2） 天然高分子型生物降解材料是指采用植物或动物中的生物大分子为基材而制成的高分子材料8。主要包括淀粉、木质素、纤维素、甲壳素等碱性多糖，因其是天然产物制得，所以不会污染环境。（3） 化学合成型生物降解材料是指通过化学方法来合成出生物降解材料，由缩聚和开环聚合反应在分子结构中引入酯基的脂肪族聚酯9。化学合成型生物降解材料的降解性能与其结构有着密切关系，具体表现为：主链上含有C-N、C-O 等杂键的高分子材料比仅含C-C键的要好；有支链结构的高分子材料比直链结构的要好10。1.1.3 生物降解材料的优越性可生物降解材料是指在自然环境中多种因素的作用下，在较短的时间内自动发生降解的材料。其作为自然环境友好型材料的优越性主要表现为：在降解过程中不会释放出Pb等对环境有害的物质。降解速度比普通材料要快很多。可采用填埋的方法处理废弃的可降解材料，而且其降解产物可作为肥料被重新利用。燃烧不完全时不会产生二口恶英之类的致癌气体。可降解材料可采用再生资源来制备，从而摆脱石油资源带来的压力。1.2 PBS生物降解材料概述1.2.1 PBS生物降解材料简介PBS是一种半结晶质热塑性塑料，由丁二酸和丁二醇高效缩聚而成。PBS在自然环境中能被微生物彻底分解，属于可完全生物降解材料，是公认的环境友好型材料11。PBS具备优异的力学性能和热稳定性能，克服了其它生物降解材料耐热温度低的缺点，而且PBS与PE、PP的力学性能相近，在加工设备上能够通用12。1.2.2 PBS生物降解机理脂肪族聚醋在微生物的作用下可发生降解，其降解过程为：微生物侵蚀PBS表面，接着分泌可使PBS酯键产生断裂的酶使其水解成PBS小片段，最后分解成二氧化碳和水13，其微生物降解过程如图1所示。 图1 PBS降解过程示意图1.2.3 PBS复合材料（1） PBS共混改性的研究PBS由于具备较高的结晶度使其生物降解速率较低，并且其脆性较高，断裂伸长率约为300左右14。于是可以利用共混改性的方法使其结晶度下降，提高其生物降解速率和断裂伸长率。例如将PBS和芳香性PBT或PET共混，不仅提高两种聚酯的相容性，并且得到具有生产和加工性能优良的降解材料。吕怀兴等15通过机械共混法，让PBS、聚乳酸（PLA）和聚碳酸亚丙酯（PPC）熔融共混，制成一种可完全生物降解材料，优化了生物降解材料的力学性能和加工性能。张培娜等16研究扩链后的PBS/淀粉共混物在土壤中的生物降解性，研究发现降解第8周后含淀粉30%的共混物失重为38g/m2，而纯PBS在相同时间内失重仅为12g/m2。结果表明，PBS与其它生物降解材料共混有利于提高PBS基共混塑料的的生物降解速度。（2） PBS与无机材料的复合 PBS虽然具有良好的生物降解性能和优异的加工性能，但是生产成本较高，不易于推广。因此，可以采用无机填充物对原聚酯进行掺杂复合来提高PBS的机械性能，同时可以降低生产成本。例如，PBS可以与碳酸钙等无机填充物质进行掺杂复合，得到力学性能优异的复合材料，而且这种材料取材广泛，价格低廉，能够充分降解。1.3 生物降解材料评价体系现状1.3.1 生物降解材料评价标准随着生物降解塑料进入我们的生活，关于其降解特性的评价标准也陆续出台。国际标准化组织（ISO）公布了ISO14852、ISO16929、ISO17556 等标准17。目前，美国在这个领域做了很多的探索，ASTM发布的标准有：关于生物降解材料的测评标准有ASTMD5338-92，ASTMD5210-92 等18。我国目前关于生物可降解材料的评价标准是依据国际标准组织已制定的评价标准以及参照国内具体环境条件而制定。现已制定的标准有：关于塑料的可堆肥性的标准GB/T2672-2004，关于降解塑料类别与降解能力的标准QB/T2670-2004，关于降解塑料的类别与降解能力的标准QB/T20197-200619。1.3.2 生物降解材料评价方法研究现状 可生物降解材料在降解过程中当中是不是会对植物生长产生影响，对其进行生物毒性的测试才是评定可降解材料综合毒性的最具有权威性的办法，现就将各研究者对这方面已得到的结论举例说明。 王云20等将小麦种植在混有重金属镉和壳聚糖的土壤中来探索其对幼苗生长的影响，研究证实了壳聚糖可以减少土壤中镉的富集，可以大大降低镉对小麦生长产生的不利影响。顾丽嫱21等通过类似的方法，考察镉对火鹤幼苗生长的影响，结果表明在镉污染土壤中加入壳聚糖可以明显提高叶片中叶绿素的含量，促进植物的生长。Lee22等将红辣椒、番茄种植在掺入PE和PVA土壤中来探索这两种物质对其生理特性的影响。研究结果表明：土壤中PVA的浓度高低，都会影响红辣椒的正常生长发育，土壤中含量为0.05时抑制作用最为明显，且对植株的根部影响最强；PVA也会抑制番茄的生长，但这种抑制作用较弱。PE在降解过程中对这两种植物的生长发育几乎没有影响，即使其在土壤中的含量达到35。苏康宇23等人将冬小麦种植在混入PSB、PBS-co-HS、PBS-co-BA 等物质土壤中考察其在降解过程对冬小麦生长的影响。研究表明，土壤中掺入PSB等物质处理对冬小麦生长在前期表现出促进作用，但在后期就消除了与空白组的差异性，这些物质对冬小麦的生长没有影响。1.4 选题的目的和研究内容 目前，关于PBS材料的研究主要集中在改性和合成上，而对其使用后是否对环境产生影响关注的较少。实验主要通过培养皿发芽实验和盆栽实验，研究PBS复合材料对植物发芽和生长的影响，使生物降解材料的环境评价体系进一步完善，为这种环保材料的推广和使用提供理论依据。本论文主要从PBS复合材料原料和PBS复合材料低聚物、高聚物等三个方面，探讨其在降解过程当中对种子发芽率、活力指数、根长、株高等生物量的影响。以上实验方案，有助于完善PBS复合材料的评价体系，并有利于生物降解材料的开发和推广。2 PBS复合材料原料对植物发芽影响评价2.1 实验部分2.1.1 实验仪器与试剂表2-1 实验仪器名称规格厂家分析天平AR124CN奥豪斯仪器有限公司 表2-2 实验试剂试剂规格生产厂家丁二酸分析纯天津市福晨化学试剂厂1，4丁二醇分析纯阿拉丁试剂上海有限公司碳酸钙分析纯天津市福晨化学试剂厂其他实验材料：玻璃仪器：容量瓶、培养皿、烧杯、量筒、移液管、玻璃棒等玻璃仪器若干实验种子：选用植物种子为白种四九菜心种子，购自福州永荣种子有限公司其他：滤纸、脱脂棉2.1.2 实验方法（1） PBS复合材料原料溶液的配制配置系列PBS复合材料原料与蒸馏水质量比（0、25、100、400、500、1000、1500和2000mg/L）的溶液，先配制大浓度的溶液再按照相应比例进行稀释。具体步骤为：因为，PBS复合材料中丁二酸和1，4丁二醇的质量比例为1:1.1（从大量文献中发现此比例是合成PBS的最佳比例），CaCO3质量分数为5%，1，4丁二醇的密度为1.01g/ml。采用100ml的容量瓶配制（将2000mg/L扩大10倍）20000mg/L的PBS复合材料原料浓度溶液，再进行依次稀释配得各浓度的PBS复合材料原料溶液。（2） 培养皿发芽实验将四九菜心种子分别播于以滤纸支撑物的培养皿（100mm）中进行种子发芽实验。在滤纸上均匀播20粒种子，然后用2.1.2（1）配制的系列浓PBS复合材料原料溶液浸湿滤纸，同时与蒸馏水作为对照，每种浓度和空白做两组平行实验，为保持种子发芽期间的湿度，在种子上方覆盖一层厚度均为1mm的脱脂棉。每天记录种子的发芽数，考察种子在各浓度下的发芽势、发芽率、芽长、种子子叶颜色以及出苗情况。（3） 发芽势与发芽率公式 2.2 结果与讨论表2-3 PBS复合材料原料对四九菜心种子发芽的影响 浓度指标 PBS复合材料原料浓度（mg/L）025100400500100015002000发芽率（%）92.59092.590907047.537.5发芽势（%）9087.590909067.54032.53天后种子子叶颜色绿色绿色绿色绿色淡黄绿色黄色黄色黄色3天后芽长2.1cm2.0cm1.9cm2.0cm1.9cm0.8cm0.6cm0.5cm5天后出苗情况株高23.5cm，均长出第一对子叶株高0.51.0cm，均未长出第一对子叶，脱脂棉有发霉现象2.2.1 PBS复合材料原料对植物发芽的影响由表2-3可知，空白组，发芽势为90%、发芽率为92.5%，当PBS复合材料原料浓度为25mg/L时，发芽势为87.5%、发芽率为90%；浓度为100mg/L，发芽势为90%、发芽率为92.5%；浓度为400mg/L，发芽势为90%、发芽率为90%；浓度为500mg/L，发芽势为90%、发芽率为90%。实验数据说明，PBS复合材料原料浓度为0500mg/L，对种子的发芽势和发芽率没有明显影响，种子的发芽率保持在90%100%。PBS复合材料原料浓度为1000mg/L，发芽势为67.5%、发芽率为70%；浓度为1500mg/L，发芽势为40%、发芽率为47.5%；浓度为2000mg/L，发芽势为32.5%、发芽率为37.5%。实验数据说明，PBS复合材料原料浓度在10002000mg/L时，会大大降低种子的发芽势和发芽率，会抑制种子的发芽。2.2.2 PBS复合材料原料对植物芽长及出苗情况的影响由表2-3可知，3天后，空白组种子为绿色，芽长为2.1cm；浓度为25mg/L，种子为绿色，芽长为2.0cm；浓度为100mg/L，种子为绿色，芽长为1.9cm；浓度为400mg/L，种子为绿色，芽长为2.0cm；浓度为500mg/L，种子为淡黄绿色，芽长为1.9cm。结果说明，PBS复合材料原料浓度为0500mg/L，不会对种子幼苗生长产生影响，且由图2-1可知，5天后株高在23.5cm，均长出第一对子叶。当浓度为1000mg/L，种子为黄色，芽长为0.8cm；浓度为1500mg/L，种子为黄色，芽长为0.6cm；浓度为2000mg/L，种子为黄色，芽长为0.5cm。实验数据说明，PBS复合材料原料浓度在10002000 mg/L时，将会抑制种子幼苗的生长，且由图2-1可知，5天后株高在0.51.0cm，均未长出第一对子叶，脱脂棉也有发霉现象。 (a) 空白 (b) 25mg/L (c) 100mg/L (d) 400mg/L (e) 500mg/L (f) 1000mg/L (g) 1500mg/L (h) 2000mg/L图2-1 培养皿发芽实验5天后情况3 PBS复合材料低聚物降解对植物发芽与生长影响评价3.1 实验部分3.1.1 实验仪器与试剂表3-1 实验仪器名称规格厂家分析天平AR124CN奥豪斯仪器有限公司电子天平HZ-HG-202N型福州衡之展电子有限公司电动搅拌恒温水浴76-1型常州国华电器有限公司乌氏粘度计1835乌氏粘度计上海隆拓仪器设备有限公司 表3-2 实验试剂试剂规格生产厂家碳酸钙分析纯天津市福晨化学试剂厂 氯仿 分析纯天津市福晨化学试剂厂 PBS低聚物 粘均分子量（Mv）2884来至于实验室合成其他实验材料：研磨工具：研钵玻璃仪器：容量瓶、移液管、烧杯、玻璃棒等玻璃仪器若干盆栽土壤：取自宁德师范学院新校区后山菜地土壤实验种子：选用植物种子为白种四九菜心种子，购自福州永荣种子有限公司3.1.2 实验方法（1） PBS分子量的测试先以氯仿为溶剂，配制质量浓度为0.5g /L 的PBS溶液静置24 h，再用乌氏粘度计在30 下测定。具体步骤为：先用自来水和蒸馏水分别冲洗数次，每次注意毛细管部分反复清洗，洗涤和干燥后备用。保持恒温槽温度在（30.00.1），将粘度计的B管和C管上套上橡皮管，之后将其垂直放进恒温槽，让水面浸没1球。后用氯仿润洗过的乌氏粘度计，测定一个空白样时间为t0，反复测3次到6次，误差不超过0.2s，取3个值的平均值记为T，记录t0和T。（2） 实验土壤的配制配制质量分数为0.022%的PBS复合材料低聚物土壤的步骤为：PBS复合材料中CaCO3质量分数为5%，PBS低聚物的质量分数为95。用电子天平秤取100g土壤，按照PBS低聚物与CaCO3质量分数比为19:1的比例秤取相应的PBS低聚物与CaCO3的质量。根据PBS复合材料与100g土壤质量比为0.022混匀配制成处理样。并按照相同方法配制PBS复合材料低聚物与100g土壤质量比扩大10 倍（0.22%）、50倍（1.1%）、100倍（2.2%）的土壤处理样。（3） 盆栽实验采用口径为15cm、高为12cm的塑料花盆，每盆装入550g土壤。先在各塑料花盆中加入450g土壤，在其上层再加入3.1.2（2）配制的100g处理样土壤。挑选大小一致的四九菜心种子，每个塑料花盆均匀放入四九菜心种子各20粒，且每粒种子播种在土壤中的深度一致，均为1.5cm，空白土壤处理(CK)不加PBS复合材料低聚物。每个质量分数的处理做两组实验。探索高质量分数（1.1%、2.2%）的PBS复合材料低聚物降解过程在盆栽条件下对植物的发芽和生长的影响。室内培养，发芽期间保持土壤湿润，每天记录发芽数。探讨种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根长、株高等生物量。（4） 计算公式 发芽势与发芽率公式参照2.1.2.（3）发芽指数 Gi =（Gt Dt）式中：Gt实验第几天的发芽数；Dt发芽实验第几天发芽指数是对发芽率指标的细化，能够放大种子活力的特征。 活力指数 VI = S Gi式中：S种苗生长量（苗长或重量）；Gi发芽指数活力指数能有效反应种子发芽快慢和生长量的变化。3.2结果与讨论3.2.1 PBS分子量的测评将实验数据t0和T值代入算式（1），（2）算出，M。结果如表3-3所示。 = 2T/T0ln （T/T0）1 1 /2 /C （1）24 =KM （2）25查表得30下，K值为12.5x10-6/（m3kg-1）为0.78。表3-3 PBS粘度与粘均分子量 样品 粘度 粘均分子量Mv 1 6.231 2838 2 5.063 2176 3 7.563 3637 由表3-3可知，PBS粘均分子量取3组数据平均值为2884。3.2.2 PBS复合材料低聚物降解对植物发芽的影响由表3-4可知，空白组，发芽势为0.75、发芽率80%；0.022%处理，发芽势为0.77、发芽率为82.5%；0.22%处理，发芽势为0.75、发芽率为77.5%；1.1%处理，发芽势为0.80、发芽率为82.5%；2.2%处理，发芽势为0.83、发芽率为87.5%。实验数据说明，低质量分数处理组（0.022%、0.22%）的种子发芽势和发芽率都接近于空白组，没有明显差异。但是，高质量分数（1.1%、2.2%)处理组的种子发芽势和发芽率显著高于空白组。实验结果表明：土壤中加入PBS复合材料低聚物的质量分数越大越有利于种子发芽。3.2.3 PBS复合材物料低聚物降解对植物活力指数与苗长的影响由表3-4可知，空白组，活力指数为30.06、苗长为1.7cm；0.022%处理组，活力指数为31.52、苗长为1.8cm；0.22%处理组，活力指数为29.91、苗长为1.7cm；1.1%处理组，活力指数为34.83、苗长为1.9cm；2.2%处理组，活力指数为39.45，苗长为2.1cm。实验数据表明，高质量分数处理组的种子活力指数、苗长等指标明显高于空白组，且随着土壤中PBS复合材料低聚物质量分数增大而增大。因此，土壤中加入PBS复合材料低聚物有利于种子的发芽。可能因为种子发芽周期较短，在这个阶段PBS复合材料低聚物降解率不高，影响种子发芽主要是其物理性能，从而能够增强土壤的透气性和松散度，从而有利于植物的生长。表3-4 不同质量分数PBS复合材料低聚物对种子发芽率和发芽势及出苗情况的影响3.2.4 PBS复合材料低聚物降解对植物根长与株高的影响由表3-5可以看出，在实验周期为10天时，空白组和实验组叶片数都为2片；20天时，空白组和实验组叶片数均为3片；30天时，空白组和实验组叶片数均为4片。实验数据说明，不同质量分数的PBS复合材料低聚物对四九菜心的叶片数没有明显影响。在30天实验周期里，低质量分数（0.022%、0.22%）处理组植株的根长和株高与空白组相近，由图3-1可以看出，第10天和第30天时，0.022%处理组与空白组生长情况基本相同。结果表明，低质量分数PBS复合材料低聚处理对植物的根长和株高没有影响。但是，高质量分数（1.1%、2.2%）处理组的根长和株高均低于空白组，由图3-1可以看出，第10天和第30天时，2.2处理组生长情况没有空白组好。结果表明，高质量分数PBS复合材料低聚处理会降低植物的根长和株高，这可能是因为PBS复合材料低聚物质量分数过大，对四九菜心作物的生长会产生一定的毒性或抑制用。 指标不同处理（%） 发芽势发芽率（%） 发芽指数活力指数平均苗长/cm CK 0.75 80 17.68 30.06 1.7 0.022（原样） 0.77 82.5 17.51 31.52 1.8 0.22（10倍） 0.75 77.5 17.59 29.91 1.7 1.1（50倍） 0.80 82.5 18.33 34.83 1.9 2.2（100倍） 0.83 87.5 18.78 39.45 2.1 表3-5 不同质量分数PBS复合材料低聚物对四九菜心根长与株高的影响 指 标天 数 不同处理（%） 叶片数/片 主根长/cm 株高/cm 10 CK 2 0.8 2.6 0.022（原样） 2 0.7 2.6 0.22（10倍） 2 0.8 2.7 1.1（50倍） 2 0.6 2.4 2.2（100倍） 2 0.6 2.3 20 CK 3 1.3 4.4 0.022（原样） 3 1.3 4.6 0.22（10倍） 3 1.2 4.5 1.1（50倍） 4 1.0 4.2 2.2（100倍） 3 0.9 3.9 30 CK 4 1.5 5.6 0.022（原样） 4 1.5 5.7 0.22（10倍） 4 1.6 5.5 1.1（50倍） 5 1.4 5.1 2.2（100倍） 4 1.2 4.7 （a）空白第10天 （b）空白第30天 （c）0.022第10天 （d）0.022第30天 （e）2.2第10天 （f）2.2 第30天 图3-1 PBS复合材料低聚物盆栽实验情况4 PBS复合材料高聚物降解对植物发芽与生长影响评价4.1 实验部分4.1.1 实验仪器与材料表4-1 实验仪器名称规格厂家分析天平AR124CN奥豪斯仪器（上海）有限公司电子天平HZ-HG-202N型福州衡之展电子有限公司凝胶色谱仪HT3-515GPC美国Waters公司其他实验材料：PBS复合材料高聚物：数均分子量（Mn）为97436（日本昭和株会社）研磨工具：研钵玻璃仪器：烧杯、玻璃棒等玻璃仪器若干盆栽土壤：取自宁德师范学院新校区后山菜地土壤实验种子：选用植物种子为白种四九菜心种子，购自福州永荣种子有限公司4.1.2 实验方法（1） PBS高聚物分子量的测试采用HT3-515GPC仪（美国Waters公司）对聚合物的相对分子质量进行测试，三氯甲烷为流动相，浓度为0.3%，流出速度1ml/min，柱温40，标准样为聚苯乙烯。（2） 实验土壤的配制 配制质量分数为0.022%的PBS复合材料高聚物土壤的步骤为：用电子天平秤取100g土壤，将PBS复合材料高聚物薄膜剪成细小的碎片，秤取相应质量的PBS复合材料高聚物薄膜碎片。根据PBS复合材料高聚物和100g土壤质量比为0.022%混匀配制成处理样作为原样。并按照相同方法配制质量比例扩大10 倍（0.22%）、50倍（1.1%）、100倍（2.2%）的土壤处理样。（3） 盆栽实验盆栽实验采用口径为15cm、高为12cm的塑料花盆，每盆550g土壤。先在各塑料花盆中加入450g土壤，在其上层再加入4.1.2（2）配制的100g各质量分数处理样土壤。挑选大小一致的四九菜心种子，每个塑料花盆均匀放入四九菜心种子各20粒，且每粒种子播种在土壤中的深度一致，均为1.5cm，空白土壤处理(CK)不加PBS复合材料高聚物。每个质量分数的处理做两组实验。探索高质量分数（1.1%、2.2%）的PBS复合材料高聚物降解过程在盆栽条件下对植物的发芽和生长的影响。室内培养，发芽期间发芽床始终保持湿润，每天记录种子发芽数。考察种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根长、株高等生物量。（4） 计算公式 发芽势与发芽率公式参照2.1.2.（3） 发芽指数和活力指数参照3.1.2.（4）4.2 结果与讨论4.2.1 PBS高聚物分子量测试 图4-1 分子量测试图 表4-2 分子量测试数据 名称保留时间MnMwMPMz多分散性Mz/MwPBS25.150974361778031798262768631.8248091.557137由表4-2，可知PBS高聚物数均分子量为97436，重均分子量为177803。表4-3 不同质量分数PBS复合材料高聚物对种子发芽率和发芽势及出苗情况的影响4.2.2 PBS复合材料高聚物降解对植物发芽的影响由表4-3可知，空白组，发芽势为0.75、发芽率80%；0.022%处理，发芽势为0.73、发芽率为80%；0.22%处理，发芽势为0.75、发芽率为77.5%；1.1%处理，发芽势为0.78、发芽率为82.5%；2.2%处理，发芽势为0.80、发芽率为85%。实验数据表明，低质量分数处理组的种子发芽势和发芽率都与空白组相近，没有太大差异。但是，高质量分数（1.1%、2.2%)处理组的种子发芽势和发芽率显著高于空白组。实验结果表明：在土壤中加入PBS复合材料高聚物的质量分数越大越有利于种子的发芽，且2.2%处理组可明显增加种子的发芽势和发芽率。 4.2.3 PBS复合材物料高聚物降解对植物活力指数与苗长的影响由表4-3可知，空白组，活力指数为30.06、苗长为1.7cm；0.022%处理组，活力指数为31.98、苗长为1.8cm；0.22%处理组，活力指数为 31.57、苗长为1.8cm；1.1%处理组，活力指数为34.88、苗长为1.9cm；2.2%处理组，活力指数为 39.92，苗长为2.1cm。实验数据表明，高质量分数处理组种子的活力指数、苗长等指标明显高于空白组，并且随着PBS复合材料高聚物质量分数的增大而增大。结果表明，在土壤中加入PBS复合材料高聚物能够一高提高种子的活力指数和苗 指标不同处理（%） 发芽势发芽率（%）发芽指数 活力指数平均苗长/cm CK 0.75 80 17.68 30.06 1.7 0.022（原样） 0.73 80 17.77 31.98 1.8 0.22（10倍） 0.75 77.5 17.54 31.57 1.8 1.1（50倍） 0.78 82.5 18.36 34.88 1.9 2.2（100倍） 0.80 85 19.01 39.92 2.1长。可能原因是种子发芽周期较短，在这个阶段PBS复合材料高聚物降解率并不高，影响种子发芽主要是其物理性能，有利于增强土壤的透气性和松散度，从而有利于植物的生长。 表4-4 不同质量分数PBS复合材料高聚物对四九菜心根长与株高的影响 指 标天 数 不同处理（%） 叶片数/片 主根长/cm 株高/cm 10 CK 2 0.8 2.6 0.022（原样） 2 0.7 2.5 0.22（10倍） 2 0.8 2.7 1.1（50倍） 2 0.7 2.5 2.2（100倍） 2 0.6 2.3 20 CK 3 1.2 4.3 0.022（原样） 4 1.1 4.5 0.22（10倍） 3 1.3 4.4 1.1（50倍） 4 1.0 4.1 2.2（100倍） 3 0.9 3.8 30 CK 4 1.4 5.5 0.022（原样） 4 1.3 5.4 0.22（10倍） 5 1.5 5.4 1.1（50倍） 4 1.3 5.1 2.2（100倍） 4 1.1 4.84.2.4 PBS复合材料高聚物降解对植物根长和株高的影响由表4-4可以看出，在实验周期为10天时，空白组和实验组叶片数都为2片；20天时，空白组和实验组叶片数均为3片；30天时，空白组和实验组叶片数均为4片。数据说明，不同质量分数的PBS复合材料高聚物对四九菜心的叶片数没有明显影响。在30天实验周期里，低质量分数（0.022%、0.22%）处理组植物的根长和株高与空白组基本相近，由图4-2可以看出，第10天和第30天，0.022%处理组与空白组生长情况基本相同，结果表明低质量分数PBS复合材料高聚物对植物的根长与株高没有影响。但是，高质量分数（1.1.%、2.2%）处理组的根长和株高明显低于空白组，由图4-2可以看出，第10天和第30天，2.2%处理组生长情况没有空白组好且在第30天时2.2%处理组植株叶片略显淡黄色。结果表明，高质量分数PBS复合材料高聚物处理会降低植株的根长和株高，这可能是因为PBS复合材料高聚物质量分数过大，对四九菜心作物的生长会产生一定的毒性或抑制作用。 （a）0.022 第10天 （b）0.022 第30天 （c）2.2 第10天 （d）2.2 第30天图4-2 PBS复合材料高聚物盆栽实验情况5 结论与需进一步开展的工作本课题通过研究PBS复合材料在生物降解过程当中，对植物发芽和出苗情况以及生长过程产生的影响。并从PBS复合材料原料、PBS复合材料低聚物、高聚物等三个方面评价脂肪族聚酯复合材料生物降解对植物的影响。通过以上的实验，可以总结出以下几点结论：（1） PBS复合材料原料植物影响评价：当PBS复合材料原料浓度低于500mg/L时，对植物种子的发芽率不会产生影响，但当其浓度高于1000mg/L时，将会抑制种子的发芽和幼苗的生长。（2） PBS复合材料低聚物植物影响评价：土壤中加入PBS复合材料低聚物有利于种子的发芽，提高其发芽率、活力指数、苗长等生物量，并且随着质量分数的增加，这种促进作用越发明显。（3） PBS复合材料高聚物植物影响评价：土壤中加入PBS复合材料高聚物有利于种子的发芽，提高其发芽率、活力指数、苗长等生物量，并且随着质量分数的增加，这种促进作用越发明显。（4） 低质量分数处理（0.022%、0.22%）的PBS复合材料低聚物或高聚物不会对植株的根长和株高产生影响，且植株生长情况基本与空白组相同，证明低质量分数的PBS复合材料降解30天的产物没有生态毒性。但高质量分数（1.1%、2.2%）处理则会降低植株的根长和株高，产生轻微的抑制作用。5.2 需进一步开展的工作（1） 本实验当中所使用的PBS低聚物是来自于实验室制得的产品，其内部含有一定数量的杂质，这必然对实验结果的准确性产生一定的影响。（2） 实验还需进一步考察PBS复合材料在降解过程中对植物叶绿素、蛋白质等生物量的影响。（3） 为了进一步增强实验结果的准确性，还需选取宁德不同地域的土壤进行实验，消除可能由于不同土壤造成的误差因素。 致 谢本论文是在黄继涛老师悉心指导下完成的，在整个论文实验和论文写作过程中，黄老师对我进行了耐心的指导和帮助，提出严格的要求，引导我开阔思路，鼓励我大胆创新，让我在这段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神。在此，我向我的指导老师表示最诚挚的谢意！在此，我还要感谢在一起愉快度过大学生活的室友们以及应化（2）班的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难，直至本论文的顺利完成。同时也感要谢和我一起进行实验的张道鹏、许鸿赐等同学，我们能够互相帮助，共同成长。最后，我还要