本文關鍵詞：生物炭對Cd單一和Cd-Pb復合污染淡灰鈣土性質及鎘穩(wěn)定化影響研究

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【摘要】：生物炭作為土壤改良劑,不但能夠固定土壤中的重金屬,降低重金屬的生物利用率,還可以作為一種改善貧瘠或退化土地的有效手段。研究生物炭對Cd單一和Cd-Pb復合污染淡灰鈣土中外源Cd的固定化作用,對Cd污染淡灰鈣土的修復具有實際指導意義。本文在研究生物炭對淡灰鈣土中外源Cd的吸附固定基礎上,采用元素分析、紅外、掃描電鏡等手段對油菜秸稈生物炭(BS600)、雞糞生物炭(CM600)、胡麻秸稈生物炭(LS600)進行表征,分析不同原材料對生物炭表面性質與結構的影響;初步探究生物炭對淡灰鈣土中重金屬鎘的固定化作用,本研究將BS600、CM600和LS600以不同質量(0%、1%、3%、5%和10%)添加至Cd單一和Cd-Pb復合污染的耕地淡灰鈣土中進行培養(yǎng),觀測了180 d內兩種污染淡灰鈣土中有效態(tài)Cd含量隨時間的變化及培養(yǎng)完成后Cd的各級形態(tài)變化,探究了添加生物炭的污染淡灰鈣土性質對Cd固定化過程的影響;并對修復后淡灰鈣土的含水量和速效養(yǎng)分(堿解氮、速效磷和速效鉀)進行評價分析,選取最優(yōu)生物炭及最優(yōu)添加量,為重金屬污染淡灰鈣土的治理提供理論基礎。研究取得以下成果:(1)生物炭的結構特征與所用原材料有關,原材料不同,制備的生物炭性質也不同。本研究制備的生物炭均呈堿性,pH值大小:LS600BS600CM600;灰分含量大小:CM600BS600LS600;BS600、CM600和LS600中C元素含量最高,H、N、O和S的含量相對較低,其中CM600的營養(yǎng)物質含量最低,但芳香性較高,親水性較強;BS600、CM600和LS600的BET比表面積大小順序:CM600BS600LS600;紅外光譜分析結果表明,BS600、CM600和LS600表面均含有羧基、羥基和內酯基等官能團;掃描電鏡圖表明,BS600、CM600和LS600表面含有大量的微孔。(2)研究生物炭對污染淡灰鈣土中外源Cd的穩(wěn)定化過程,結果表明,短期內添加生物炭的所有處理組,有效態(tài)Cd含量隨時間延長均呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的變化趨勢,甚至出現(xiàn)有效態(tài)Cd含量超出對照組CK-Cd(0%)和CK-Cd+Pb(0%)的現(xiàn)象,隨著培養(yǎng)時間的延長,所有處理組中有效態(tài)Cd含量變化趨勢均減緩直至穩(wěn)定。生物炭不同,生物炭添加量不同,淡灰鈣土的污染狀況不同,Cd的各級形態(tài)含量變化也不同。同一污染淡灰鈣土的處理組中,隨著生物炭添加量增加,有效態(tài)Cd含量減少,殘渣態(tài)Cd含量增加。Cd單一和Cd-Pb復合污染淡灰鈣土中,三種生物炭BS600、CM600和LS600的添加量為10%時,固定化效果最好,Cd單一污染淡灰鈣土處理組中的固定量分別占初始Cd含量的56.63%、66.65%和59.8%,Cd-Pb復合污染淡灰鈣土處理組中的固定量分別占初始Cd含量的54%、63.35%和54.2%。(3)生物炭對兩種污染淡灰鈣土TOC、pH值、EC值和CEC都有一定程度的影響。兩種污染淡灰鈣土中,三種生物炭施入都可以提高淡灰鈣土TOC,不同生物炭的作用效果不同,提高效果大小順序為:LS600處理組BS600處理組CM600處理組;添加三種生物炭對淡灰鈣土pH值產生不同影響,Cd單一污染淡灰鈣土中,不同生物炭、不同添加量對淡灰鈣土pH值都有一定增加效果,Cd-Pb復合污染淡灰鈣土中,CM600添加量為1%和3%時,對污染淡灰鈣土pH值的影響沒有差異;添加三種生物炭提高了淡灰鈣土的EC值,不同生物炭、不同添加量對淡灰鈣土EC值的增加效果不同,兩種污染淡灰鈣土中BS600處理組中EC值的增加幅度最大;三種生物炭對兩種污染淡灰鈣土CEC的影響效果不同,部分處理組的CEC甚至降低。相關性分析表明,BS-Cd和CM-Cd處理組中,pH值對殘渣態(tài)Cd起主要促進作用;BS-Cd+Pb、CM-Cd+Pb、LS-Cd和LS-Cd+Pb處理組中,TOC對殘渣態(tài)Cd含量影響最大。添加生物炭的兩種污染淡灰鈣土中,殘渣態(tài)Cd含量與TOC、pH和EC均呈極顯著的正相關關系(P0.01)。這表明添加生物炭的兩種污染淡灰鈣土TOC值、pH值和EC值是影響重金屬Cd穩(wěn)定化過程的重要參數(shù),pH值升高、TOC和EC值增大,促使殘渣態(tài)Cd含量升高,使得淡灰鈣土中Cd的遷移性和潛在的生物毒性降低。此外,除了BS-Cd和LS-Cd+Pb處理組,其他污染淡灰鈣土CEC與殘渣態(tài)Cd含量均無相關性。(4)生物炭對兩種污染淡灰鈣土含水量和速效養(yǎng)分(堿解氮、速效磷和速效鉀)含量產生一定影響。研究結果表明,添加LS600和BS600增加了兩種污染淡灰鈣土風干土壤的含水率,且隨著生物炭添加量的增加,風干土壤含水率也逐漸增加,CM600對污染淡灰鈣土的含水率影響效果不穩(wěn)定。添加不同生物炭對兩種污染淡灰鈣土堿解氮含量的影響差異較大,生物炭不同、添加量不同,污染淡灰鈣土中堿解氮含量也不同。添加CM600和BS600能夠增加淡灰鈣土速效磷含量,隨著生物炭添加量的增加,淡灰鈣土速效磷含量也逐漸增加,CM600對污染淡灰鈣土速效磷的影響效果顯著;LS600對污染淡灰鈣土速效磷的增加效果不明顯也不穩(wěn)定。添加生物炭可以提高污染淡灰鈣土的速效鉀含量,Cd單一污染淡灰鈣土中,速效鉀含量隨著生物炭添加量的增加而增加,增加效果大小順序為:BS600處理組CM600處理組LS600處理組;Cd-Pb復合污染淡灰鈣土中,添加LS600對污染淡灰鈣土速效鉀的增加效果不穩(wěn)定。
【關鍵詞】：生物炭 單一污染 復合污染 Cd 淡灰鈣土 穩(wěn)定化 性質
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 土壤重金屬鎘污染12-16
• 1.1.1 淡灰鈣土重金屬鎘污染現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 土壤重金屬鎘污染的危害13-14
• 1.1.3 土壤中重金屬鎘的賦存形態(tài)及影響因素14-15
• 1.1.4 重金屬鎘污染土壤修復技術15-16
• 1.1.5 土壤重金屬鎘污染修復研究存在的問題16
• 1.2 生物炭及其應用研究進展16-20
• 1.2.1 生物炭及其結構和性質16-17
• 1.2.2 生物炭的環(huán)境效應17-19
• 1.2.3 生物炭修復重金屬污染土壤的研究進展19
• 1.2.4 生物炭應用研究中存在的問題19-20
• 1.3 研究目的與意義20-21
• 1.3.1 目的20
• 1.3.2 意義20-21
• 1.4 研究技術路線21-22
• 2 生物炭的制備及表征22-30
• 2.1 實驗部分22-24
• 2.1.1 材料22
• 2.1.2 儀器22
• 2.1.3 生物炭的制備22-23
• 2.1.4 生物炭結構表征方法23-24
• 2.2 結果與討論24-29
• 2.2.1 產率及灰分含量24-25
• 2.2.2 pH值及元素組成分析25
• 2.2.3 比表面積及孔隙分布分析25-26
• 2.2.4 紅外光譜分析26-27
• 2.2.5 微觀形貌分析27-29
• 2.3 小結29-30
• 3 生物炭對污染淡灰鈣土中Cd的穩(wěn)定化作用30-39
• 3.1 實驗部分30-33
• 3.1.1 材料和儀器30-31
• 3.1.2 實驗方法31-33
• 3.2 結果與討論33-37
• 3.2.1 有效態(tài)Cd含量隨時間的變化33-35
• 3.2.2 Cd形態(tài)分級變化35-37
• 3.3 小結37-39
• 4 污染淡灰鈣土性質對Cd穩(wěn)定化過程的影響39-47
• 4.1 實驗部分39-40
• 4.1.1 材料與儀器39-40
• 4.1.2 測定項目與方法40
• 4.2 結果與討論40-45
• 4.2.1 生物炭對污染淡灰鈣土總有機碳含量的影響40-41
• 4.2.2 生物炭對污染淡灰鈣土pH值的影響41-42
• 4.2.3 生物炭對污染淡灰鈣土電導率的影響42-43
• 4.2.4 生物炭對污染淡灰鈣土陽離子交換量的影響43-44
• 4.2.5 污染淡灰鈣土理化性質與殘渣態(tài)Cd含量的相關性分析44-45
• 4.3 小結45-47
• 5 生物炭對污染淡灰鈣土含水量及速效養(yǎng)分含量的影響47-56
• 5.1 實驗部分47-49
• 5.1.1 材料與儀器47-48
• 5.1.3 測定項目與方法48-49
• 5.2 結果與討論49-54
• 5.2.1 生物炭對污染淡灰鈣土含水量的影響49-50
• 5.2.2 生物炭對污染淡灰鈣土堿解氮含量的影響50-52
• 5.2.3 生物炭對污染淡灰鈣土速效磷含量的影響52-53
• 5.2.4 生物炭對污染淡灰鈣土速效鉀含量的影響53-54
• 5.3 小結54-56
• 結論56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-66
• 攻讀學位期間的研究成果66

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李燁煒;生物炭對Cd單一和Cd-Pb復合污染淡灰鈣土性質及鎘穩(wěn)定化影響研究[D];蘭州交通大學;2016年

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本文編號：692226