本文關(guān)鍵詞：不同生物炭對(duì)紅壤銅有效性的影響

  更多相關(guān)文章： 商陸源生物炭 紅壤 銅生物有效性 有效態(tài)銅

【摘要】：工業(yè)固廢、垃圾農(nóng)用、含銅污水灌溉、大氣污染沉降、以及含銅農(nóng)藥的長(zhǎng)期施用等一系列自然或人為活動(dòng)加劇了土壤中重金屬銅的累積。在我國(guó),農(nóng)田土壤中全銅含量超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重,直接導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降,并通過(guò)富集作用累積到食物鏈中,危害人類(lèi)的健康。因此,找到一種實(shí)用的銅污染土壤調(diào)控技術(shù)已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生物炭是生物質(zhì)在缺氧或是無(wú)氧條件下,經(jīng)高溫?zé)峤舛傻囊环N具有豐富的比表面積的固體物質(zhì)。生物炭由于其特有的理化性質(zhì),在調(diào)控水和土壤中重金屬有效性方面具有較好的效果。目前,生物炭大多為作物秸稈炭,竹炭、稻殼炭等,但將商陸制備成生物炭用于重金屬污染土壤修復(fù)的研究還鮮有見(jiàn)報(bào)。因此,本文以玉米秸稈和商陸根、葉燒制的生物炭為吸附材料,探討了玉米秸稈炭、商陸根生物炭、商陸葉生物炭對(duì)銅(Ⅱ)的吸附機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)老化試驗(yàn)和盆栽試驗(yàn),研究玉米炭和商陸炭對(duì)土壤中銅有效性以及油菜的生理特性的影響。結(jié)論如下：(1) 與玉米秸稈源生物炭相比,商陸根、葉源生物炭對(duì)銅(Ⅱ)有較大的吸附容量與玉米炭相比,商陸根、葉生物炭對(duì)銅(Ⅱ)的吸附性能更好。動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),三種生物炭均在90 min左右達(dá)到最大吸附量,并且吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(R20.99),商陸根對(duì)銅(Ⅱ)的最大吸附量為103.43 mg·g-1,商陸葉最大吸附量為87.47mg·g-1,分別較玉米炭(22.02 mg·g-1)高了4-5倍。pH在3-6期間,玉米炭和商陸根、葉生物炭對(duì)銅(Ⅱ)的吸附量隨著pH的升高而逐漸增大。通過(guò)電鏡掃描后顯示,玉米炭和商陸根、葉生物炭能夠明顯吸附溶液中的銅(Ⅱ)。XPS電子能譜掃描后發(fā)現(xiàn),與玉米炭相比,商陸炭中含有少量的Mn元素,并與O原子結(jié)合形成錳氧化物。(2) 添加商陸炭明顯降低老化土壤銅有效性不同老化時(shí)間下,添加玉米炭和商陸根生物炭均可以明顯降低紅壤中銅有效性。其中,在400 ppm銅污染土壤中,4%商陸炭處理老化25天后,土壤有效態(tài)銅含量較對(duì)照下降了170.89 mg·kg-1,較4%的玉米炭處理也多下降了11.5%；老化45天后,4%商陸炭處理的土壤有效態(tài)銅含量較對(duì)照多下降了137.15 mg·kg-1,較玉米炭多下降了12.5%。兩種生物炭均能夠提高土壤pH,且隨著炭添加量的增加效果更加明顯。其中,在400 ppm銅污染土壤中添加4%的商陸炭老化處理45天后,土壤pH值提高了1.27個(gè)單位,添加玉米炭的老化土壤pH提高了0.86個(gè)單位。1%和2%的商陸炭處理污染紅壤的pH值在老化45天后分別提高了0.77和1.38個(gè)單位,分別是玉米炭的1.5倍和1.59倍。(3) 玉米炭和商陸炭能夠明顯增加油菜的生物量,改善油菜的光合作用并降低油菜對(duì)銅的累積在高濃度銅污染的土壤中添加兩種生物炭,能夠明顯增加油菜的生物量、葉綠素含量,油菜的光合作用并降低油菜體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的活性和油菜銅的累積量,并能夠改善土壤pH,降低土壤銅有效性。其中4%的商陸炭處理對(duì)增加油菜的光合作用和葉綠素的效果最好,分別為4%玉米炭的2.33倍和1.49倍,油菜的生物量為玉米炭的12.67倍；向高銅污染土壤添加4%的玉米炭和商陸炭,油菜地上部銅累積量較對(duì)照分別降低19.9%和66.8%；土壤pH較對(duì)照增加了0.27和1.52個(gè)單位；土壤有效態(tài)銅含量分別較對(duì)照下降了41.9%、53.8%。在低銅污染土壤中,添加兩種生物炭均能夠顯著增加油菜的生物量,并且隨著生物炭用量的增加而增大,在4%炭添加量時(shí)玉米炭和商陸炭處理油菜的生物量分別較對(duì)照增加了21.2倍和67.9倍。2%的商陸炭處理對(duì)油菜葉綠素含量和光合作用最好,分別為玉米炭的1.5倍和3.3倍。向低銅污染土壤中添加4%的商陸炭能夠顯著降低油菜地上部銅的含量并提高土壤pH值,而玉米炭效果不顯著。兩種生物炭均能夠降低土壤銅有效性,其中4%的玉米炭和商陸炭處理土壤有效態(tài)銅的含量分別較對(duì)照降低21.9%和45.2%。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看在低銅污染下2%商陸炭處理效果最好,高銅污染下4%的商陸炭處理效果更好。
【關(guān)鍵詞】：商陸源生物炭 紅壤 銅生物有效性 有效態(tài)銅
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X53
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-15
• 第一章 引言15-21
• 1.1 重金屬Cu污染現(xiàn)狀15
• 1.2 土壤Cu的污染現(xiàn)狀及其防治15-17
• 1.2.1 土壤Cu的污染現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 土壤Cu污染修復(fù)方法16-17
• 1.3 生物炭17-18
• 1.3.1 生物炭的性質(zhì)17
• 1.3.2 生物炭的利用現(xiàn)狀17-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.5 技術(shù)路線(xiàn)20-21
• 第二章 玉米炭與商陸炭的制備及其吸附性能研究21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 材料方法21-22
• 2.2.1 玉米炭與商陸炭的制備21
• 2.2.2 炭材料的表征21-22
• 2.2.3 銅的測(cè)定條件及方法22
• 2.2.4 吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)22
• 2.2.5 吸附等溫試驗(yàn)22
• 2.2.6 pH影響試驗(yàn)22
• 2.3 數(shù)據(jù)處理及分析22-23
• 2.3.1 銅吸附量的計(jì)算22
• 2.3.2 吸附動(dòng)力學(xué)方程22-23
• 2.3.3 Langmuir和Freundlich擬合方程23
• 2.3.4 數(shù)據(jù)分析方法23
• 2.4 結(jié)果分析23-29
• 2.4.1 兩種生物炭的理化性質(zhì)23-24
• 2.4.2 玉米炭與商陸炭吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)24-25
• 2.4.3 玉米炭與商陸炭等溫吸附試驗(yàn)25-26
• 2.4.4 溫度對(duì)兩種生物炭的吸附特性的影響26-27
• 2.4.5 pH對(duì)兩種生物炭吸附特性的影響27-28
• 2.4.6 兩種生物炭的X射線(xiàn)光電子能譜分析28-29
• 2.5 討論29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 不同老化時(shí)間玉米炭與商陸炭對(duì)紅壤銅有效性的影響31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 試驗(yàn)材料和方法31-32
• 3.2.1 供試土壤31
• 3.2.2 供試生物炭31
• 3.2.3 老化土壤培養(yǎng)31-32
• 3.3 項(xiàng)目測(cè)定及方法32
• 3.3.1 有效態(tài)Cu含量測(cè)定32
• 3.3.2 土壤pH的測(cè)定32
• 3.4 結(jié)果與分析32-35
• 3.4.1 不同老化時(shí)間對(duì)土壤銅有效性的影響32-33
• 3.4.2 不同炭處理對(duì)土壤有效態(tài)銅含量的影響33-34
• 3.4.3 不同老化時(shí)間對(duì)土壤pH值的影響34-35
• 3.4.4 不同炭處理對(duì)土壤pH值的影響35
• 3.5 討論35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第四章 兩種生物炭對(duì)紅壤銅有效性的影響37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 試驗(yàn)材料和方法37-38
• 4.2.1 供試土壤與污染土壤的制備37
• 4.2.2 供試蔬菜37
• 4.2.3 供試生物炭37-38
• 4.2.4 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)38
• 4.2.5 土壤與生物炭理化性質(zhì)測(cè)定38
• 4.3 項(xiàng)目測(cè)定及其方法38-39
• 4.3.1 油菜生物量的測(cè)定38
• 4.3.2 油菜葉綠素含量的測(cè)定38
• 4.3.3 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定38-39
• 4.3.4 油菜光合作用的的測(cè)定39
• 4.3.5 油菜根、葉消解39
• 4.3.6 土壤pH測(cè)定39
• 4.3.7 土壤有效態(tài)銅的提取39
• 4.3.8 數(shù)據(jù)分析39
• 4.4 結(jié)果分析39-46
• 4.4.1 不同炭處理對(duì)油菜生物量的影響39-40
• 4.4.2 不同炭處理對(duì)油菜葉綠素的影響40-42
• 4.4.3 不同炭處理對(duì)油菜酶活的影響42-43
• 4.4.4 不同炭處理對(duì)油菜光合特性的影響43-44
• 4.4.5 不同炭處理對(duì)油菜地上部銅累積量的影響44
• 4.4.6 不同炭處理對(duì)土壤pH值的影響44-45
• 4.4.7 不同炭處理對(duì)土壤中有效態(tài)銅的含量的影響45-46
• 4.5 討論46-49
• 4.5.1 兩種生物炭對(duì)油菜生物量的影響46
• 4.5.2 兩種生物炭對(duì)油菜葉綠素含量的影響46-47
• 4.5.3 兩種生物炭對(duì)油菜酶活的影響47
• 4.5.4 兩種生物炭對(duì)油菜光合作用的影響47-48
• 4.5.5 兩種生物炭對(duì)土壤pH值的影響48-49
• 4.5.6 兩種生物炭對(duì)土壤銅有效性以及植物體內(nèi)銅累積量的影響49
• 4.6 本章小結(jié)49-51
• 第五章 結(jié)論與討論51-53
• 5.1 綜合討論51-52
• 5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)52
• 5.3 存在問(wèn)題及展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 致謝58-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李力;劉婭;陸宇超;梁中耀;張鵬;孫紅文;;生物炭的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2011年08期

2 楊放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應(yīng)用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

3 張千豐;王光華;;生物炭理化性質(zhì)及對(duì)土壤改良效果的研究進(jìn)展[J];土壤與作物;2012年04期

4 陸海楠;胡學(xué)玉;劉紅偉;;不同裂解條件對(duì)生物炭穩(wěn)定性的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年08期

5 張晗芝;黃云;劉鋼;許燕萍;劉金山;卑其誠(chéng);藺興武;朱建國(guó);謝祖彬;;生物炭對(duì)玉米苗期生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2010年11期

6 李飛躍;梁媛;汪建飛;趙玲;;生物炭固碳減排作用的研究進(jìn)展[J];核農(nóng)學(xué)報(bào);2013年05期

7 孟軍;陳溫福;;中國(guó)生物炭研究及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[J];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2013年01期

8 郭文娟;梁學(xué)峰;林大松;徐應(yīng)明;王林;孫約兵;秦旭;;土壤重金屬鈍化修復(fù)劑生物炭對(duì)鎘的吸附特性研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年09期

9 關(guān)連珠;周景景;張昀;張廣才;張金海;禪忠祥;;不同來(lái)源生物炭對(duì)砷在土壤中吸附與解吸的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年10期

10 王曉佩;薛英文;程曉如;劉蕓;;生物炭吸附去除重金屬研究綜述[J];中國(guó)農(nóng)村水利水電;2013年12期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 沈國(guó)清;;生物炭影響土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的生物學(xué)機(jī)制[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達(dá);張玉龍;;生物炭對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改良作用的研究進(jìn)展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應(yīng)對(duì)氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會(huì)論文集[C];2010年

3 黃蘋(píng);潘波;焦杏春;;滇池底泥制備的生物炭對(duì)菲的吸附-解吸[A];持久性有機(jī)污染物論壇2011暨第六屆持久性有機(jī)污染物全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

4 戴中民;劉杏梅;吳建軍;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性質(zhì)的表征[A];面向未來(lái)的土壤科學(xué)（上冊(cè)）——中國(guó)土壤學(xué)會(huì)第十二次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2012年

5 閆智培;李十中;;生物質(zhì)熱解生產(chǎn)生物炭研究進(jìn)展[A];全國(guó)農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學(xué)玉;陳威;;生物炭添加對(duì)土壤CO_2排放的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟(jì)下的生物炭研究[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

8 王震宇;鄭浩;李鋒民;;濕地植物蘆竹生物炭的制備及特性表征研究[A];2010中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第四卷)[C];2010年

9 陳再明;陳寶梁;;不同裂解溫度制備的松木屑生物炭對(duì)萘的吸附動(dòng)力學(xué)行為[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭對(duì)灘涂鹽堿土中黑麥草生長(zhǎng)的影響初步研究[A];2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)（第十二章）[C];2014年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 本報(bào)記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫？[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽(yáng)日?qǐng)?bào);2012年

3 白云水;唐山農(nóng)民發(fā)明秸稈提取生物炭新技術(shù)[N];江蘇科技報(bào);2009年

4 本報(bào)記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎？[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

5 記者 耿建擴(kuò)　通訊員 常云亮 王小勝;農(nóng)民王有權(quán)將秸稈變成“香餑餑”提取生物炭和焦油新技術(shù)獲國(guó)家專(zhuān)利[N];光明日?qǐng)?bào);2009年

6 記者 班瑋;二氧化碳變害為寶的新妙招[N];新華每日電訊;2010年

7 羅冰;生物炭漸火 農(nóng)林廢棄物就地一“燜”變成寶[N];糧油市場(chǎng)報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍(lán)天[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄂洋;生物炭表面有機(jī)小分子及其活性研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 張杰;秸稈、木質(zhì)素及生物炭對(duì)土壤有機(jī)碳氮和微生物多樣性的影響[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動(dòng)土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 吳潔;不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 謝淘;生物炭的特性分析及其在黃水資源化中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2015年

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物質(zhì)炭對(duì)西北地區(qū)土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

8 江琳琳;生物炭對(duì)土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

9 程效義;生物炭還田對(duì)棕壤氮素利用及玉米生長(zhǎng)的影響[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

10 宗海英;花生殼生物炭對(duì)中國(guó)北方酸化土壤硝化過(guò)程的作用機(jī)制研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李靖;不同源生物炭的理化性質(zhì)及其對(duì)雙酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大學(xué);2013年

2 李昌見(jiàn);生物炭對(duì)砂壤土理化性質(zhì)及番茄生長(zhǎng)性狀的影響及其關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 梁桓;影響生物炭基氮肥氮素釋放因素的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 武玉;生物炭對(duì)土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及有效性的影響[D];中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所;2015年

5 李陽(yáng);生物炭輸入對(duì)納帕海青稞生長(zhǎng)與土壤微生物生態(tài)學(xué)特征的影響[D];昆明理工大學(xué);2015年

6 邱志騰;生物炭對(duì)紅壤的降酸效果與毛豆生長(zhǎng)的影響[D];浙江大學(xué);2015年

7 吳晶;生物炭精控制備方法的研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 蓋霞普;生物炭對(duì)土壤氮素固持轉(zhuǎn)化影響的模擬研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

9 王麗麗;不同生物炭對(duì)鉛鋅礦尾礦重金屬污染土壤修復(fù)效果的研究[D];浙江大學(xué);2015年

10 于志紅;錳氧化物—生物炭復(fù)合材料對(duì)砷的生物有效性的影響[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

，

本文編號(hào)：907426