本文選題：錳氧化物-生物炭復(fù)合材料 + 砷　； 參考：《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院》2015年碩士論文

【摘要】：在我國尤其是南方,土壤和水體環(huán)境中的砷污染面積不斷擴(kuò)大。在污染農(nóng)田種植作物或者用污染水灌溉農(nóng)田,都有可能會(huì)使砷(尤其是無機(jī)砷中的三價(jià)砷)在作物體內(nèi)累積,致使產(chǎn)量及品質(zhì)下降,通過食物鏈對(duì)人類健康產(chǎn)生危害。如何保證在砷污染農(nóng)田生產(chǎn)出合格的稻米,已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。本研究以玉米秸稈源生物炭(簡(jiǎn)寫:BC)為原料,通過錳氧化物改性制備成兼具吸附與氧化作用的錳氧化物-生物炭復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱:炭錳材料,簡(jiǎn)寫:MBC),利用吸附實(shí)驗(yàn),探討了炭錳材料對(duì)水溶液中的砷(Ⅲ)的吸附去除機(jī)制及其對(duì)污染土壤中的砷的氧化效果;在此基礎(chǔ)上,通過盆栽試驗(yàn),研究不同用量炭錳材料對(duì)水稻中的砷的形態(tài)及含量影響及籽粒中氨基酸含量的影響。結(jié)論如下:(1)成功制備了吸附性能較好的炭錳材料掃描電鏡分析顯示,錳已嵌入到生物炭微孔隙中。傅里葉紅外光譜結(jié)果表明,炭錳材料的表面官能團(tuán)發(fā)生了一定的變化,其表面的羥基,酚羥基,羧基等官能團(tuán)數(shù)量明顯增多。與生物炭和錳氧化物對(duì)照相比,炭錳復(fù)合材料對(duì)砷(Ⅲ)吸附性能提高,其對(duì)砷(Ⅲ)最大吸附量為20.08 mg·g-1,較生物炭的最大吸附量(11.41 mg·g-1)提高近2倍,是錳氧化物的最大吸附量7.86 mg·g-1的2.55倍。在3-7的范圍內(nèi),pH對(duì)炭-錳復(fù)合材料和生物炭吸附砷(Ⅲ)的性能影響不大。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其吸附迅速,在30min內(nèi)對(duì)砷(Ⅲ)的吸附即可達(dá)到最大,且吸附過程符合動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)方程(R20.99)。炭錳材料對(duì)水體中砷(Ⅲ)有較好的去除作用。(2)添加炭錳材料后明顯提高了紅壤對(duì)砷的吸附容量與空白對(duì)照及添加生物炭處理相比,添加炭錳材料可以明顯提高紅壤對(duì)砷的吸附容量(1.436 mg·g-1),是添加生物炭的紅壤吸附量(0.804 mg·g-1)的1.786倍。添加炭錳材料后,會(huì)改善紅壤的性質(zhì),降低砷(Ⅲ)在土壤中的移動(dòng)性。FTIR和XPS分析顯示,添加炭錳材料后,明顯增加土壤表面的有氧官能團(tuán)如O H,C=O,Mn O,和Si O等數(shù)量。(3)添加炭錳材料后,明顯增加水稻籽粒產(chǎn)量,降低水稻籽粒中的吸收,增加必需氨基酸比例趨勢(shì)高濃度砷污染的土壤中,增加炭錳材料施用量,會(huì)明顯提高籽粒產(chǎn)量與空白對(duì)照比較,炭錳材料1%和2%施用量處理,為籽粒中砷的總量分別降低了11.4%和19.4%;砷(Ⅲ)和二甲基砷的含量,分別降低了11.2%、17.4%和21.0%和49.7%。低濃度砷污染土壤上,與空白對(duì)照相比,添加生物炭和炭錳材料對(duì)水稻的生物量無顯著性增加,但添加炭錳材料對(duì)籽粒的產(chǎn)量有顯著性提高(p0.05),隨著炭錳材料用量的增加,較空白對(duì)照分別提高了5.60%、20.03%;炭錳材料1%和2%施用量處理的稻米籽粒中砷總量較空白分別降低了18.4%、26.3%和18.4%,砷(Ⅲ)含量,較空白分別相對(duì)降低了14.7%、25.4%和19.6%。與等添加量的生物炭處理比較,1%的炭錳材料添加的水稻籽粒中的砷含量相對(duì)降低了11.5%。在高、低砷污染土壤上,添加炭錳材料后,水稻籽粒中的必需氨基酸占總氨基酸的比例有增加的趨勢(shì),說明炭錳材料對(duì)水稻籽粒的品質(zhì)有改善作用。(4)炭錳材料影響水稻吸收砷的機(jī)理炭錳材料對(duì)水稻吸收砷的影響主要是通過將砷固定在材料表面,降低其在土壤及溶液中的砷有效性,而且水稻根表錳膜也有助于阻礙砷水稻根系吸收砷((Ⅲ))、砷(Ⅴ),尤其是砷(Ⅲ),然后降低了根系對(duì)砷的吸收,也就降低了水稻籽粒中的砷的含量。
[Abstract]:In this paper , the effect of carbon - manganese material on arsenic ( 鈪，

本文編號(hào)：1808462