【摘要】：近年來土壤重金屬污染事件頻發(fā),重金屬污染土壤嚴重影響了食品安全和土地的安全利用,并有可能通過食物鏈危害人體健康。本研究以人為添加鉛、銅試劑污染的楊凌區(qū)西卜村的農(nóng)田土壤為研究對象,以兩種修復(fù)劑:生物炭、生物炭/負載鐵錳氧化物作為修復(fù)劑對目標土壤進行穩(wěn)定化修復(fù)。通過對兩種修復(fù)劑進行一系列表征分析,初步探討其可能的修復(fù)機理。通過盆栽實驗研究了兩種修復(fù)劑對土壤pH、土壤重金屬形態(tài)分布、小白菜生長狀況、小白菜對重金屬吸收狀況及對小白菜葉綠素含量等指標的影響,評價了這兩種修復(fù)劑對重金屬污染土壤的修復(fù)效果,并通過參數(shù)間的相關(guān)性分析探討可能的修復(fù)機理。主要實驗結(jié)果如下:1.將生物炭與硫酸亞鐵和氯化錳的水溶液混合,在高錳酸鉀的作用下采用氧化還原共沉淀法制取鐵錳氧化物改性生物炭。在BET、Zeta、FTIR等表征分析基礎(chǔ)上,對改性生物炭表面結(jié)構(gòu)進行了研究。通過Zeta電位分析可知,經(jīng)改性后生物炭的等電點發(fā)生了變化;通過比表面積分析可知,改性后的生物炭表面有微粒聚集,比表面積從0.8805m~2/g增加到383.2137m~2/g;通過紅外圖譜分析可知,改性后生物炭在3400cm~(-1)處出現(xiàn)由O-H變形振動形成的吸收峰。2.兩種修復(fù)劑的添加一定程度上提升了土壤pH。Pb污染土壤中,在小白菜生長的第15、30天,與空白處理相比,5%BO、3%BO處理中土壤pH提升最多;在小白菜生長的第45天,除3%FMBO、5%BO外,其余處理中土壤pH均低于空白處理。Cu污染土壤中,在小白菜生長的第15、30、45天,與空白處理相比,1%FMBO、5%FMBO、5%BO處理中土壤pH提升最多。3.除個別處理外,兩種修復(fù)劑的添加都顯著地降低了Pb、Cu污染土壤中危害較大的碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量,并轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的形態(tài)。Pb污染土壤中,在小白菜生長的第15、30、45天,與空白處理相比,3%FMBO、5%FMBO、5%FMBO處理降低碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb的效果最好,分別降低99.09%、98.23%、98.98%,且主要轉(zhuǎn)化為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機結(jié)合態(tài)Pb;Cu污染土壤中,在小白菜生長的第15、30、45天,與空白處理相比,三個時間段都在5%FMBO處理降低碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cu的效果最好,分別降低32.89%、27.23%、46.53%,且都主要轉(zhuǎn)化為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機結(jié)合態(tài)Cu。在相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn),在小白菜生長的第15、30、45天,除個別結(jié)果略有差別,其它處理中碳酸鹽結(jié)合態(tài)態(tài)重金屬Pb、Cu和土壤pH值之間存在顯著地負相關(guān)關(guān)系,間接證明土壤pH的升高促進了土壤中鉛、銅由不穩(wěn)定的、活性高的形態(tài)向穩(wěn)定的、活性低的形態(tài)轉(zhuǎn)變。4.Pb、Cu污染土壤中,兩種修復(fù)劑的添加顯著的減少了小白菜對重金屬Pb、Cu的吸收,一定程度上促進了小白菜的生長。Pb污染土壤中,在小白菜生長的第15、30、45天,與空白處理相比,3%BO、5%BO、3%BO處理中小白菜長勢最好;Cu污染土壤中,在小白菜生長的第15、30、45天,與空白處理相比,3%BO、3%BO、1%BO處理中小白菜長勢最好。兩種修復(fù)劑適量的添加促進小白菜葉綠素的合成,抑制了Pb、Cu對小白菜的毒害作用。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X53
【圖文】：

圖 3-1 改性前后生物炭的外觀圖Fig .3-1 Appearance of the figure of raw and modified biochar表面積（BET）分析物炭對土壤重金屬的吸附性能的好壞取決于其比表面積的大小和孔徑構(gòu)分下，生物炭的比表面積越大，孔徑分布越均勻，其在吸附反應(yīng)中就可以提位點，對重金屬的吸附效能越好。本次研究測定分析了生物炭、生物炭/種修復(fù)劑的比表面積和孔徑的變化，為后面章節(jié)修復(fù)劑對土壤重金屬的修提供理論指導(dǎo)。表 3-1 原生物炭和改性生物炭比表面積及孔隙度數(shù)據(jù)Table 3-1 BET characteristics of modified and pristine biochar試樣 比表面積（m2/g） 總孔容（m3/g） 平均孔徑（nBO 0.8805 0.0007 29.915FMBO 383.2137 0.02305 32.4048表 3-1 中所示，生物炭（BO）的比表面積（BET）為 0.880461m2/g，總孔容3

圖 3-2 生物炭及改性生物炭的吸附等溫線圖Fig.3-2 Nitrogen adsorption isotherms of modified and pristine biochar吸附等溫線的形狀不是一成不變的，它的形狀取決于樣品的孔隙結(jié)構(gòu)（崔靜潔2009）。由圖 3-2 結(jié)合圖 3-3 可以明顯看出，未改性的生物炭符合 III 類等溫線，這類溫線在整個壓力范圍內(nèi)凸向下，曲線沒有拐點，在這種情況下吸附劑和吸附質(zhì)的相互用比較微弱。經(jīng)改性的生物炭符合 II 類等溫線，由圖 3-2 可以看出在較低的相對壓力吸附量迅速上升，曲線上凸，繼續(xù)增大壓力，吸附量也增加，說明改性后的生物炭出少量大孔（張引枝和湯忠 1997）。

圖 3-2 生物炭及改性生物炭的吸附等溫線圖Fig.3-2 Nitrogen adsorption isotherms of modified and pristine biochar吸附等溫線的形狀不是一成不變的，它的形狀取決于樣品的孔隙結(jié)構(gòu)（崔靜潔等2009）。由圖 3-2 結(jié)合圖 3-3 可以明顯看出，未改性的生物炭符合 III 類等溫線，這類等溫線在整個壓力范圍內(nèi)凸向下，曲線沒有拐點，在這種情況下吸附劑和吸附質(zhì)的相互作用比較微弱。經(jīng)改性的生物炭符合 II 類等溫線，由圖 3-2 可以看出在較低的相對壓力下吸附量迅速上升，曲線上凸，繼續(xù)增大壓力，吸附量也增加，說明改性后的生物炭出現(xiàn)少量大孔（張引枝和湯忠 1997）。

【參考文獻】

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本文編號：2794711