【摘要】：洞庭湖濕地是全球重要的生態(tài)系統(tǒng),也是重要的生物棲息地,對(duì)人類的生產(chǎn)和生活至關(guān)重要。然而,近年來由于人類活動(dòng),濕地面積逐漸較少,濕地土壤重金屬和有機(jī)污染物的污染越來越嚴(yán)重,嚴(yán)重威脅了生態(tài)系統(tǒng)的平衡和人類的健康。重金屬進(jìn)入濕地后易被吸附于底泥中,在底泥中逐漸累積,當(dāng)湖泊濕地流體力學(xué)和物理化學(xué)等外界條件發(fā)生變化,濕地中的重金屬易從底泥中重新釋放出來,從而成為湖泊濕地和水體的二次污染源,進(jìn)而導(dǎo)致濕地生態(tài)環(huán)境的惡化。而且土壤中的重金屬不易被生物分解或降解,滯留時(shí)間長(zhǎng),因此重金屬易在土壤中累積,難以去除。濕地重金屬污染已被越來越多的人關(guān)注,濕地污染修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)是緊迫的和必要的。生物炭和堆肥聯(lián)合已被證明是非常有效的重金屬污染土壤修復(fù)方法。但是已有的有關(guān)生物炭和堆肥聯(lián)合修復(fù)污染土壤的研究主要是一種比例將生物炭和堆肥混合施入土壤,很少有研究生物炭和堆肥間不同比例對(duì)土壤中重金屬的影響。因此在本研究中,我們研究并探討了生物炭與堆肥聯(lián)合及二者間不同比例對(duì)洞庭湖濕地土壤中重金屬移動(dòng)性和生物可利用性及重金屬吸附-解吸行為的影響和作用。本研究的主要內(nèi)容包括(1)評(píng)估施入污染土壤60天后不同比例的生物炭和堆肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響;(2)通過CaCl_2提取土壤中可利用重金屬,測(cè)定生物炭和堆肥間不同比例對(duì)土壤中重金屬Cd、Cu和Zn生物可利用性的作用,并說明其中可能的潛在機(jī)制;(3)分析不同比例的生物炭和堆肥聯(lián)合對(duì)土壤中重金屬形態(tài)分布的影響和作用機(jī)理;(4)比較并分析Cd、Cu和Zn在不同比率的生物炭和堆肥混合物施入的土壤中的吸附-解吸行為;(5)確定生物炭和堆肥間不同比例對(duì)Cd、Cu和Zn的吸附-解吸中作用機(jī)制。采集洞庭湖重金屬污染濕地土壤,向濕地土壤中分別加入不同比率的生物炭和堆肥混合物后進(jìn)行培養(yǎng)修復(fù)實(shí)驗(yàn),分析各修復(fù)措施對(duì)土壤理化性質(zhì)、重金屬生物可利用性和形態(tài)分布的影響。結(jié)果顯示施入各土壤修復(fù)劑后,土壤中總有機(jī)碳(TOC)、水溶性有機(jī)碳(WEOC)、陽(yáng)離子交換容量(CEC)和可利用磷的含量隨著堆肥在生物炭和堆肥混合物中比例的增加而逐漸升高。由于生物炭和堆肥間高效的相互作用,土壤pH在生物炭添加比率為20%和40%時(shí)獲得較高值。由于土壤pH的變化,各土壤修復(fù)劑顯著降低了Cd和Zn的可利用性,且二者的可利用性在土壤pH值較高時(shí)最低。但是各土壤修復(fù)劑增加了Cu的可利用性,這是由堆肥中高濃度水溶性有機(jī)碳(WEOC)和高含量Cu導(dǎo)致的。此外,各修復(fù)劑降低了Cd和Zn的可交換態(tài)比例,二者的可交換態(tài)隨著堆肥含量的增加而逐漸降低。但是含有堆肥的修復(fù)劑促進(jìn)了土壤中Cu從Fe/Mn氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)向有機(jī)物結(jié)合態(tài)的轉(zhuǎn)化。這些結(jié)果表明,生物炭和堆肥間不同比例對(duì)污染土壤中的重金屬的可利用性和形態(tài)分布具有顯著的影響。通過研究生物炭和堆肥間不同比例對(duì)土壤中Cd、Cu和Zn的吸附-解吸行為發(fā)現(xiàn),Langmuir和Freundlich方程對(duì)Cd和Zn的擬合效果較好,而Langmuir方程對(duì)Cu的擬合效果稍好于Freundlich方程。所有修復(fù)劑的施加都明顯促進(jìn)了土壤中重金屬的吸附親和力。Cd和Zn的吸附量隨著堆肥比例的升高而增加,主要原因是堆肥提高了土壤中有機(jī)質(zhì)和磷的含量。而土壤中的Cu在生物炭比例為10%和20%時(shí)吸附量較高,這是因?yàn)橐欢可锾康奶砑幽軌蛟黾游轿稽c(diǎn),吸附堆肥中的Cu和水溶性有機(jī)碳。而且,一定量生物炭的使用能有效抑制Cd和Cu的解吸,而Zn的解吸率隨著堆肥比例的升高而逐漸降低。
【圖文】：

生物炭是有效的土壤重金屬修復(fù)劑，它可固定土壤中的重金屬，降低重金屬生物可利用性和移動(dòng)性，降解有機(jī)污染物，改善土壤質(zhì)地和微生物棲息環(huán)境，提高污染土壤質(zhì)量。因此生物炭在土壤中具有重要潛力（圖1.1）。生物炭施入土壤后可降低土壤中重金屬的移動(dòng)性，減少植物對(duì)重金屬的吸收，進(jìn)而減小重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的危害。Ahmad等將5%的生物炭施入土壤后發(fā)現(xiàn)，與未修復(fù)土壤相比Pb的生物可利用性降低75.8%[22]。Jiang等在研究生物炭對(duì)老成土（高度風(fēng)化和淋溶的土壤）中重金屬移動(dòng)性和可利用性時(shí)發(fā)現(xiàn)酸溶性Cu和Pb明顯減少，還原態(tài)和氧化態(tài)Cu和Pb含量增加，說明生物炭的

1.5.1 生物炭和堆肥間的相互作用生物炭可作為有機(jī)添加劑用于固體廢物的堆肥化，，近年來越來越多的研究致力于探索生物炭的應(yīng)用對(duì)有機(jī)固體廢物堆肥的作用（圖1.2）。生物炭施用率、施用時(shí)間和生物炭種類都可以影響有機(jī)固體廢物的堆肥過程。生物炭富含碳，加入堆肥后會(huì)改變堆肥基質(zhì)的C/N比，從而影響堆肥過程。生物炭的添加會(huì)影
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X53

【參考文獻(xiàn)】

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6 鄭喜s

本文編號(hào)：2605593