鉛作為人類最早使用的金屬之一,被世界衛(wèi)生組織(WHO)界定為毒性極高的環(huán)境毒物和神經(jīng)毒物。伴隨著我國工業(yè)的發(fā)展,含鉛污染物通過各種途徑進(jìn)入土壤,不但造成環(huán)境污染,還威脅著人類健康。利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物為基礎(chǔ)材料的土壤原位修復(fù)法具有成本低、效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn),在土壤重金屬治理處理方面具有較好的應(yīng)用前景。本研究應(yīng)用食用菌栽培的廢棄基質(zhì)-菌糠(Spent mushroom substrate,SMS)和其堆肥產(chǎn)物(Composted spent mushroom substrate,CSMS)為材料,原位模擬修復(fù)鉛污染土壤。通過表面積和孔隙度分析(BET)、掃描電子顯微鏡和X射線能譜分析(SEM-EDX)、傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)、X射線衍射分析(XRD)、水接觸角分析、陽離子交換量分析(CEC)表征其吸附性能,通過靜態(tài)分批吸附試驗(yàn)、動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)及等溫模型擬合探討其對鉛的吸附條件和吸附機(jī)理。在用黑土和紅壤進(jìn)行的模擬修復(fù)試驗(yàn)中,充分考慮了水分、氣相率、pH、電導(dǎo)率的變化,詳細(xì)比較了修復(fù)前后鉛在土壤中的轉(zhuǎn)化規(guī)律和空間移動特性,對容重和凍融交替因素的影響也進(jìn)行了初步探討。三種修復(fù)種植試...

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 土壤重金屬鉛污染的研究概述
        1.1.1 土壤重金屬鉛的污染來源及危害
        1.1.2 土壤重金屬鉛的存賦形態(tài)、提取方法及生物有效性評價
        1.1.3 土壤鉛污染修復(fù)的研究
        1.1.4 土壤污染修復(fù)與根際微生態(tài)效應(yīng)
    1.2 食用菌菌糠及其應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.1 菌糠來源及其理化性質(zhì)
        1.2.2 菌糠資源化利用現(xiàn)狀
        1.2.3 以菌糠為基礎(chǔ)的生物質(zhì)材料對重金屬污染的修復(fù)機(jī)制
    1.3 研究目的意義、內(nèi)容、技術(shù)路線及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 研究目的意義
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
2 材料與方法
    2.1 試驗(yàn)材料
        2.1.1 試驗(yàn)原材料
        2.1.2 供試土壤及作物
        2.1.3 化學(xué)試劑
        2.1.4 試驗(yàn)儀器
    2.2 菌糠和堆肥菌糠吸附劑的結(jié)構(gòu)表征及吸附機(jī)理分析
        2.2.1 吸附劑的基本理化性質(zhì)
        2.2.2 吸附劑的BET、SEM-EDX、FTIR、XRD表征
        2.2.3 吸附劑的親水性和陽離子交換量
        2.2.4 靜態(tài)分批吸附試驗(yàn)
        2.2.5 吸附等溫模型
        2.2.6 動態(tài)吸附監(jiān)測試驗(yàn)
        2.2.7 溶出物、不溶物和粉末樣品對鉛去除的貢獻(xiàn)
    2.3 菌糠和堆肥菌糠對鉛污染土壤的模擬修復(fù)試驗(yàn)
        2.3.1 土壤預(yù)處理、填裝、取樣方法和測定項(xiàng)目
        2.3.2 土壤容重對修復(fù)效果的影響
        2.3.3 土壤含水量對修復(fù)效果的影響
        2.3.4 凍融交替對修復(fù)效果的影響
    2.4 菌糠和堆肥菌糠對鉛污染土壤修復(fù)的盆栽試驗(yàn)
        2.4.1 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.4.2 修復(fù)劑對空心菜出苗和生物量的影響
        2.4.3 修復(fù)劑對空心菜光合作用的影響
        2.4.4 修復(fù)劑對土壤理化性質(zhì)和鉛形態(tài)的影響
        2.4.5 修復(fù)劑對土壤呼吸和酶活性的影響
        2.4.6 修復(fù)劑對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響
    2.5 修復(fù)劑對鉛污染土壤修復(fù)的根際微生態(tài)效應(yīng)
        2.5.1 浮島水培試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.5.2 浮島水培試驗(yàn)中修復(fù)劑對根際土壤理化性質(zhì)、鉛形態(tài)和空心菜產(chǎn)量的影響
        2.5.3 框栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.5.4 框栽試驗(yàn)中修復(fù)劑對根際土壤理化性質(zhì)、鉛形態(tài)和空心菜產(chǎn)量的影響
        2.5.5 框栽試驗(yàn)中修復(fù)劑對根表鉛吸附的影響
        2.5.6 框栽試驗(yàn)中修復(fù)劑對根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響
    2.6 數(shù)據(jù)分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 菌糠和堆肥菌糠吸附劑的性質(zhì)表征
        3.1.1 吸附劑的基本理化性質(zhì)
        3.1.2 吸附劑的微觀結(jié)構(gòu)和孔隙特征
        3.1.3 吸附劑的離子交換能力
        3.1.4 吸附劑的FTIR分析
        3.1.5 吸附劑的水接觸角分析
        3.1.6 吸附劑的XRD分析
    3.2 菌糠和堆肥菌糠吸附劑對鉛的吸附去除機(jī)理及影響因素分析
        3.2.1 批試驗(yàn)中溶液初始pH值對鉛去除的影響
        3.2.2 批試驗(yàn)中反應(yīng)時間對鉛去除的影響
        3.2.3 批試驗(yàn)中投加量對鉛去除的影響
        3.2.4 批試驗(yàn)中鉛初始濃度對鉛去除的影響
        3.2.5 批試驗(yàn)的吸附等溫模型
        3.2.6 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)不同粒徑材料官能團(tuán)的差異
        3.2.7 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)溶液pH的變化
        3.2.8 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)溶液電導(dǎo)率的變化
        3.2.9 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)溶液鉛離子濃度的變化
        3.2.10 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)中材料粒徑和溶出物因素對除鉛的影響
        3.2.11 動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)中氫離子濃度、電導(dǎo)率與鉛去除率的關(guān)系
        3.2.12 鉛去除率的監(jiān)測模型
    3.3 菌糠與堆肥菌糠對鉛污染土壤模擬培養(yǎng)修復(fù)試驗(yàn)
        3.3.1 土壤容重對修復(fù)的影響
        3.3.2 初始含水量對土壤pH、EC及官能團(tuán)的影響
        3.3.3 初始含水量對土壤中鉛形態(tài)變化的影響
        3.3.4 鉛隨水分的空間移動
        3.3.5 凍融交替對修復(fù)的影響
    3.4 菌糠和堆肥菌糠對鉛污染土壤修復(fù)的盆栽試驗(yàn)
        3.4.1 土壤的pH、EC和鉛形態(tài)
        3.4.2 土壤呼吸和酶活性
        3.4.3 土壤細(xì)菌高通量測序
        3.4.4 土壤細(xì)菌的Alpha多樣性分析
        3.4.5 土壤細(xì)菌的Beta多樣性分析
        3.4.6 土壤細(xì)菌群落物種組成分析
        3.4.7 土壤細(xì)菌豐度與土壤環(huán)境的關(guān)系
        3.4.8 空心菜的出苗率和產(chǎn)量
        3.4.9 空心菜的SPAD值和葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線
    3.5 菌糠和堆肥菌糠對鉛污染土壤修復(fù)的根際效應(yīng)
        3.5.1 浮島水培試驗(yàn)根際土壤鉛形態(tài)、pH、EC和植株生長
        3.5.2 框栽試驗(yàn)根際土壤鉛形態(tài)、pH、EC和植株生長
        3.5.3 鉛在根表的吸附
        3.5.4 根際土壤細(xì)菌高通量測序
        3.5.5 根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性分析
        3.5.6 根際土壤細(xì)菌Beta多樣性分析
        3.5.7 根際土壤細(xì)菌群落物種組成分析
        3.5.8 根際土壤細(xì)菌群落與土壤環(huán)境的關(guān)系
4 討論
    4.1 堆肥對菌糠孔隙結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的改變
    4.2 溶液環(huán)境變化與鉛離子去除過程的關(guān)系
    4.3 模擬培養(yǎng)修復(fù)試驗(yàn)中土壤環(huán)境對鉛形態(tài)的影響
    4.4 修復(fù)劑對土壤細(xì)菌、土壤酶活和植物養(yǎng)分的影響
    4.5 根際效應(yīng)與土壤修復(fù)的關(guān)系
    4.6 生物吸附與鈍化修復(fù)的關(guān)系
    4.7 菌糠和堆肥菌糠在應(yīng)用上的潛力和問題
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3761899