發(fā)布時間：2020-04-28 22:34

【摘要】：生物炭因其特殊的結(jié)構(gòu)特征與良好的吸附性能而在土壤改良、環(huán)境污染修復(fù)等方面表現(xiàn)出卓越的價值。生物炭在控制土壤中污染物的遷移和積累方面起著重要作用。本論文采用小麥秸稈制備三種熱解溫度(350、550、700℃)的生物炭(即BC350、BC550、BC700),并分別以四種添加量(0.1%,0.5%,1.0%和2.0%)添加到兩種有機(jī)質(zhì)含量不同(ST:高有機(jī)質(zhì)土壤;HT:低有機(jī)質(zhì)土壤)的土壤中,探索土壤有機(jī)質(zhì)對阿特拉津吸附的影響,分析比較添加生物炭的土壤與未添加生物炭的土壤的吸附差異以及三種生物炭對土壤吸附阿特拉津的影響。通過培養(yǎng)實驗,研究阿特拉津在非滅菌土與滅菌土壤中的降解規(guī)律,以及添加在土壤中的生物炭對微生物降解阿特拉津的影響。試驗結(jié)果表明:生物炭的添加增強(qiáng)了土壤對阿特拉津的降解能力,這是由于生物炭可以促進(jìn)土壤中微生物的生長和代謝。我們的研究結(jié)果顯示小麥來源的生物炭是一種有效的修復(fù)材料,能夠激活土壤中功能微生物的活性,增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)的吸附特性,可用于阿特拉津污染黑土的修復(fù)。本論文還研究了生物炭對土壤理化性質(zhì)及微生物多樣性的影響,最后借助高通量測序技術(shù)從微觀角度闡釋生物炭對黑土微生物群落多樣性的影響。本實驗對三種熱解溫度生物炭進(jìn)行表征:元素分析結(jié)果表明隨著熱解溫度從350℃增加到700℃,生物炭樣品中的碳含量從66.47%上升到81.01%,表明較高的溫度會導(dǎo)致較高的石墨化程度。隨著熱解溫度的升高,生物炭的芳香化程度增加,而親水性和極性則隨著熱解溫度的升高而降低。生物炭樣品的表面積和孔體積呈現(xiàn)不規(guī)則變化,BC550的比表面積(195.46m~2·g~(-1))和總體積(0.42 cm~3·g~(-1))最大;BC350的比表面積和總體積最小,分別是19.76 m~2·g~(-1)和0.032 cm~3·g~(-1),這表明在較高溫度下可由碳化產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。通過熱重分析小麥秸稈的失重率(64.94%)主要發(fā)生在溫度上升期200-400℃。Boehm分析顯示,在BC350的表面上可以觀察到大量的酸性官能團(tuán),其官能團(tuán)和含量分別為酚羥基(0.638 mmol·g-1),羧基(0.440mmol·g-1),內(nèi)酯基(0.124 mmol·g-1)。XPS分析顯示,隨著熱解溫度的增加,O/C和O+N/C的比值隨著O-C=O的減少而降低,表明三種不同熱解溫度下的生物炭的疏水性和極性都降低。阿特拉津在兩種土壤中的吸附動力學(xué)均符合偽二級動力學(xué)模型,其ST土壤吸附性能略高于HT土壤。分析了在添加不同生物炭及添加的生物炭含量不同時,HT和ST兩種土壤對阿特拉津的等溫吸附行為,均符合Freundlich模型。添加了2%的BC350的ST土壤,在C_e值為13.55 mg?L~(-1)時,其Q_e是空白土壤(ST)的3.04倍。本文還研究了在添加了生物炭的條件下,阿特拉津在非滅菌和滅菌土壤體系中的降解轉(zhuǎn)化規(guī)律。其結(jié)果表明,生物炭的添加大大增加了阿特拉津在土壤中的轉(zhuǎn)化率。在未添加生物炭的情況下,阿特拉津的轉(zhuǎn)化速度逐漸變慢,在15天時,HT土壤溶液中阿特拉津的轉(zhuǎn)化率為49.8%,ST土壤為95.62%。與未滅菌土壤獲得的結(jié)果相比,表明土壤有機(jī)質(zhì)可以加速微生物轉(zhuǎn)化。在土壤室內(nèi)模擬試驗中,發(fā)現(xiàn)隨著取樣時間的延長,土壤有機(jī)碳含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,在43 d,ST+BC700體系的土壤有機(jī)碳為6.71%,HT+BC700體系的土壤有機(jī)碳為3.96%。表明添加ST土壤有機(jī)碳含量比HT土壤高。ST+BC700的土壤比對照ST土壤提高了1.23倍;HT+BC700的土壤比對照HT土壤提高了1.34倍。在試驗第43 d時空白處理中微生物量氮的含量下降程度達(dá)到顯著水平。添加生物炭的土壤微生物碳、氮含量均高于空白土壤�；诟咄繙y序技術(shù)研究土壤微生物群落多樣性的結(jié)果表明:取自于培養(yǎng)43天的生物炭土壤Chaol、Ace和Shannon多樣性指數(shù)均高于空白土壤。研究證實Chaol、Ace以及Shannon指數(shù)所表示的土壤微生物多樣性與稀釋度分析結(jié)果趨勢一致。說明添加生物炭能提高土壤群落多樣性。
【圖文】：

圖 1-1 技術(shù)路線Fig.1-1 The technical route1.7 課題來源論文支撐項目：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（316000413）。

DOM在不同土壤樣品上的3D-EEM熒光光譜圖
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X53;X172

【參考文獻(xiàn)】

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1 沈澤文;劉廷鳳;曹奧運;朱璇睿;;生物質(zhì)炭制備方法研究進(jìn)展[J];廣州化工;2015年05期

2 曹美珠;潘麗萍;張超蘭;楊惟薇;魏嘉鳴;張飛龍;韋艷紅;;四種生物質(zhì)炭的表面特性及其對水溶液中鎘-阿特拉津的吸附性能研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2014年12期

3 韓光明;孟軍;曹婷;劉遵齊;陳溫福;;生物炭對菠菜根際微生物及土壤理化性質(zhì)的影響[J];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2012年05期

4 周烈興;錢天才;彭金輝;張利波;楊坤彬;王紹華;劉秉國;;微波加熱椰殼制備活性炭的表征及其對苯系物吸附性能的研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2008年01期

5 萬年升;顧繼東;段舜山;;阿特拉津生態(tài)毒性與生物降解的研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2006年04期

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1 韋思業(yè);不同生物質(zhì)原料和制備溫度對生物炭物理化學(xué)特征的影響[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所);2017年

2 張鵬;生物炭對西唯因與阿特拉津環(huán)境行為的影響[D];南開大學(xué);2013年

3 韓光明;生物炭對不同類型土壤理化性質(zhì)和微生物多樣性的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 屈夢雄;阿特拉津在東北凍融土壤中的吸附降解行為研究[D];大連理工大學(xué);2014年

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本文編號：2643925