【摘要】：隨著我國(guó)農(nóng)田土壤汞污染問(wèn)題的不斷擴(kuò)大和污染程度的加劇,對(duì)重金屬汞污染土壤的修復(fù)已成為社會(huì)當(dāng)前的首要任務(wù),汞污染也成為研究的熱點(diǎn)。但由于汞的特性,長(zhǎng)期停留在土壤中,微生物無(wú)法降解,目前沒(méi)有適宜的修復(fù)技術(shù)。生物炭材料具有比表面積高、豐富的含氧官能團(tuán)、較高pH值等特性,適宜作為為重金屬吸附鈍化材料,同時(shí)具備吸附效果突出、生產(chǎn)成本低、固廢資源化利用等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又可作為土壤改良劑,提升土壤肥力和持水能力。我們利用生物吸附材料對(duì)汞污染農(nóng)田開(kāi)展研究。本研究以貴州萬(wàn)山汞礦區(qū)萬(wàn)山鎮(zhèn)核桃樹和熬寨村兩農(nóng)田土壤為治理修復(fù)的目標(biāo),選取了不同原材料制備的生物炭作為鈍化材料。首先進(jìn)行了生物炭材料的基本表征,又通過(guò)土壤培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和小白菜盆栽實(shí)驗(yàn)研究了添加不同生物炭對(duì)土壤的基本理化性質(zhì)的影響及有效態(tài)汞吸附規(guī)律并采用拋物線擴(kuò)散方程、Elovich方程、權(quán)函數(shù)方程、Freundlich修正式、指數(shù)方程進(jìn)行擬合;土壤汞有效態(tài)與土壤pH、生物炭添加比例之間的相關(guān)性,土壤汞有效態(tài)與小白菜的根、莖葉及兩者之和的汞含量進(jìn)行相關(guān)性分析,并結(jié)合生物炭材料的特征分析植物體內(nèi)汞含量降低的因素;以土壤有效態(tài)汞含量、植物體內(nèi)的汞含量?jī)煞N指標(biāo)為依據(jù),最終篩選出鈍化效果的核桃殼生物炭。為了解該生物炭吸附土壤重金屬汞的穩(wěn)定性,故對(duì)其進(jìn)行土壤淋溶試驗(yàn)。經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)分析,得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論:1.辣椒秸稈、稻殼、核桃殼、松木、稻桿5種生物炭的pH值均在8以上,呈現(xiàn)不同的堿性,椰殼生物炭pH值為4.35左右,呈現(xiàn)酸性;不同生物炭主要含有C、O兩種元素,C含量基本在70%~90%,O含量分布在5%~20%,辣椒秸稈、稻殼的氧元素含量比其他生物炭的高,原因是含有豐富的含氧基團(tuán);核桃殼、椰殼生物炭均具有微孔洞,具有較大比表面積;紅外光譜圖表明不同類型的生物炭的表面基團(tuán)種類大致相同,主要含-OH、-C-H等,辣椒和稻桿兩種秸稈類生物炭含有C-O-C數(shù)量相對(duì)較多。2.(1)兩種類型土壤pH值大小與添加生物炭的類型、比例有關(guān)。其中,辣椒生物炭能顯著提高土壤pH(約0.35~1.15個(gè)單位),椰殼炭對(duì)土壤pH基本沒(méi)有影響,且pH值均隨著添加比例的增大而增大,原因是辣椒生物炭自身呈現(xiàn)較強(qiáng)的堿性。(2)六種生物炭對(duì)高、低濃度汞污染土壤有效態(tài)Hg含量均有降低效果。隨培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng),吸附效果越好;添加同比例的生物炭中,核桃殼生物炭對(duì)汞有效態(tài)的降低率最大,培養(yǎng)至100天時(shí),降低率最大為97.14%(7%的添加比例);椰殼炭處理的兩種土壤中有效態(tài)Hg含量與炭的添加比例、土壤pH不存在相關(guān)性,其余各種炭的處理存在較好地負(fù)相關(guān)。3.(1)盆栽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,生物炭的輸入改善植物生長(zhǎng)條件、提高作物產(chǎn)量,并明顯提高土壤的pH和有機(jī)質(zhì)含量。熬寨村農(nóng)田土壤種植的小白菜,與空白組相比,核桃殼生物炭提高產(chǎn)量10.2倍(3%含量)和12倍(5%含量)。此兩種土壤中,辣椒秸稈炭對(duì)土壤pH提高顯著,松木炭對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)影響最大。(2)六種生物炭對(duì)植物體內(nèi)的汞含量均有降低作用。其中5%添加比例的核桃殼生物炭效果最好,高濃度根部降低率達(dá)60.13%,莖葉降低64.86%,低濃度根部降低70.37%,莖葉降低78.02%。椰殼炭次之,高濃度中根部降低52.53%,莖葉降低61.38%,低濃度根部為54.95%,莖葉降67.03%。其余四種炭的高濃度根部降低率范圍為27.22%~40.51%,莖葉降低為37%~50%,低濃度根部降低為40%~50%,莖葉降低40%~46%。另外,土壤有效態(tài)Hg與小白菜體內(nèi)汞存在正相關(guān)性,植株體內(nèi)汞含量來(lái)自土壤中有效態(tài)。4.土柱淋溶實(shí)驗(yàn)表明,在pH=3.5淋溶液淋溶條件下,添加5%核桃殼生物炭的淋出液的pH得到提高,影響土壤中汞的吸附與解吸之間的平衡,降低了土壤中汞的釋放,表明核桃殼生物炭(HTKBC)在治理修復(fù)汞污染農(nóng)田土壤中具有穩(wěn)定的吸附性,鈍化土壤中汞元素效果較好。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X53
【圖文】：

第二章 實(shí)驗(yàn)材料與表征材料土壤壤采自貴州省銅仁市萬(wàn)山汞礦區(qū)周圍農(nóng)田，共采集污染程1#位于核桃樹村的二坑礦渣附近的旱田，2#位于熬寨鄉(xiāng)附近 2-1，采集現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖 2-2。采用隨機(jī)采取深度為表層土壤 0驗(yàn)室，又經(jīng)風(fēng)干、研磨后，分別過(guò) 20 目和 100 目篩，存放于壤類型為紅壤和棕紅壤，經(jīng)初步檢測(cè)，供試土壤基本理化性

采樣現(xiàn)場(chǎng)

電子掃描電鏡的附屬結(jié)構(gòu) EDS 能譜儀能夠粗略的測(cè)定各種表面官能團(tuán)分析具有的表面官能團(tuán)能夠與重金屬之間發(fā)生靜電、絡(luò)合作用已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物炭中有機(jī)組成的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的測(cè)定種生物炭的紅外光譜圖（FTIR）的繪制，可以定性分析生使用儀器 Bruker Tensor ⅡFTIR 傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行測(cè)驟為：將 KBr 和生物炭粉末分別在 105℃條件下烘 24 小時(shí)和 120mg KBr 樣品進(jìn)行混合，進(jìn)行研細(xì)混合，烘干后將混掃描數(shù)為 400～4000 cm-1，掃描 32 次,溫度 25℃，相對(duì)濕度 40.5cm-1。并將空白樣品進(jìn)行扣除。與討論炭的 pH 值

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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7 鄭q蕅

本文編號(hào)：2790507