本文選題：蔗渣 + 生物質(zhì)炭�。� 參考：《廣西大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：鉻是一種危害性極大的環(huán)境污染物,水體鉻污染不僅是亟待解決的環(huán)境問題,也是關(guān)系到公眾健康的社會安全問題。李氏禾是在中國發(fā)現(xiàn)的首個濕生鉻超富集植物,對Cr(Ⅵ)有很強的耐受和吸收能力,利用李氏禾人工濕地凈化低濃度、大面積鉻污染水體是一條極具發(fā)展前景和經(jīng)濟有效的途徑。人工濕地的基質(zhì)對濕地系統(tǒng)凈化重金屬起到重要作用,基質(zhì)的改良對提高濕地系統(tǒng)的Cr(Ⅵ)凈化能力具有重要的意義,本實驗利用廣西支柱產(chǎn)業(yè)—甘蔗制糖業(yè)產(chǎn)生的大量蔗渣廢棄物作為原料制備生物質(zhì)炭,并用于改良李氏禾人工濕地基質(zhì),明確了蔗渣炭改良劑對李氏禾濕地系統(tǒng)凈化Cr(VⅥ)的強化作用,也拓寬了蔗渣資源化利用的有效途徑。鉻的毒性和危害性與其價態(tài)密切相關(guān),Cr(Ⅵ)的毒性遠遠高于Cr(Ⅲ),本實驗運用電子順磁共振(EPR)、X光電子能譜(XPS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等手段,闡明了鉻在濕地系統(tǒng)中的分布和價態(tài)轉(zhuǎn)化,探討了 Cr(Ⅵ)進入濕地系統(tǒng)后的遷移轉(zhuǎn)化機理。同時,也研究了李氏禾凋落物在人工濕地系統(tǒng)循環(huán)中的作用,揭示了凋落物對Cr(Ⅵ)的吸附和分解釋放規(guī)律,為科學(xué)管理李氏禾人工濕地提供了依據(jù)。微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,本實驗系統(tǒng)研究了人工濕地系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)及演替特征,探討了李氏禾濕地系統(tǒng)凈化Cr(Ⅵ)的微生物生態(tài)機理。篩選分離了一株根際Cr(Ⅵ)還原菌,明確了其還原Cr(Ⅵ)的最佳環(huán)境條件。研究成果可為含鉻廢水處理和蔗渣資源化提供一條經(jīng)濟有效的途徑,也為提高李氏禾濕地系統(tǒng)Cr(Ⅵ)的凈化能力,優(yōu)化人工濕地的設(shè)計、運行和管理提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:(1)在溫室條件下,基質(zhì)中添加質(zhì)量比5%蔗渣炭的李氏禾人工濕地,對含Cr(Ⅵ)濃度為5.00 mg/L、7.50 mg/L和10.0 mg/L的廢水的去除率分別為99.52%、99.48%和98.43%;在冬季氣候條件下,去除率分別為99.36%、98.96%和96.40%。表明蔗渣炭混合基質(zhì)的李氏禾人工濕地能有效去除水中Cr(Ⅵ),并具有較好的季節(jié)適應(yīng)性,能在冬季保持良好的處理效率。(2)在溫室條件下,對含Cr(Ⅵ)濃度為5.00 mg/L、7.50 mg/L和10.0 mg/L的廢水,添加蔗渣炭改良劑的李氏禾人工濕地比單一沙壤土基質(zhì)的李氏禾人工濕地的去除率分別高9.38%、11.51%和13.78%;在冬季氣候條件下,去除率分別高8.88%、11.45%和15.39%。這表明蔗渣炭混合基質(zhì)能夠有效提升李氏禾人工濕地的Cr(Ⅵ)凈化能力,主要原因是生物質(zhì)炭對濕地基質(zhì)具有明顯的改良效果,顯著地提高了基質(zhì)中有機質(zhì)含量和細菌、真菌和放線菌等微生物數(shù)量,從而增加基質(zhì)對Cr(Ⅵ)吸附和還原性能。(3)進入蔗渣炭混合基質(zhì)李氏禾濕地系統(tǒng)中的鉻有92.18%被截留在基質(zhì)中,基質(zhì)中的Cr(Ⅲ)占到了 93.90%,而Cr(Ⅵ)僅占6.10%,表明基質(zhì)在濕地系統(tǒng)去除Cr(Ⅵ)過程中能有效地將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)。FTIR分析結(jié)果顯示,基質(zhì)表面的羧基與Cr(Ⅲ)發(fā)生了配位作用,羥基、氨基、C=O、C-O、C-H等基團參與了鉻的吸附,表明有機質(zhì)作為電子供體參與了基質(zhì)對Cr(Ⅵ)的還原。進入濕地系統(tǒng)中的鉻僅有6.67%被李氏禾吸收,李氏禾植株中Cr(Ⅵ)占15.00%,Cr(Ⅲ)占85.00%,表明李氏禾在濕地系統(tǒng)去除Cr(Ⅵ)過程中能有效地將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)。(4)凋落物對Cr(Ⅵ)的吸附過程符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程,等溫吸附過程符合Freundlich吸附模型,吸附Cr(Ⅵ)的過程中伴隨著氧化還原反應(yīng)的發(fā)生,有Cr(Ⅲ)生成。凋落物在初始階段快速分解,隨后分解速率有所下降,分解70 d,失重率達到63.68%,之后分解速率緩慢。對凋落物的分解會造成鉻的重新釋放,分解70 d后,僅有11.95%的鉻被釋放到溶液中,大部分的鉻被殘余凋落物或微生物所吸附。因此,凋落物的分解對出水水質(zhì)的影響有限。(5)含濕地基質(zhì)活菌的土樣在12h內(nèi)對Cr(Ⅵ)的還原率為76.52±2.34%,分別比高溫滅菌土樣和氯仿滅菌土樣高2.36倍和3.18倍,活菌基質(zhì)的土樣對水中Cr(Ⅵ)的去除能力顯著高于滅菌的對照組,表明基質(zhì)微生物在去除Cr(Ⅵ)過程中發(fā)揮了重要作用。對蔗渣炭混合基質(zhì)濕地,有李氏禾鉻污染濕地、無李氏禾鉻污染濕地中微生物的群落結(jié)構(gòu)與有李氏禾清潔濕地的基質(zhì)相比,微生物多樣性減少,優(yōu)勢群落發(fā)生了明顯的變化。Cr(Ⅵ)污染基質(zhì)中的優(yōu)勢群落種類,部分為新物種群落,部分為對照土壤中的非優(yōu)勢菌群。(6)從李氏禾根際附近基質(zhì)中篩選分離得到一株對Cr(Ⅵ)具有還原特性的菌株,經(jīng)生理和分子生物學(xué)鑒定為:蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)。培養(yǎng)溫度為35℃時,Bacillus cereus在Cr(Ⅵ)初始濃度為60mg/L、pH=7、接種量為10%的條件下,對鉻的還原率最高。在此條件下,該菌能在48 h內(nèi),對初始濃度為60 mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液,Cr(Ⅵ)還原率達到100%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郝文佳;張學(xué)洪;蔡湘文;鄧小玲;;不同水分處理對鉻富集植物李氏禾生長的影響[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2008年22期

2 張學(xué)洪;孫家君;劉杰;胡澄;黃海濤;羅亞平;;李氏禾對土壤中銅積累特征及抗性研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年13期

3 朱桂才;楊中藝;;水分脅迫下李氏禾葉綠素含量變化研究[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年11期

4 張學(xué)洪;蔡湘文;李愷;張媛媛;何偉云;;氮肥形態(tài)對李氏禾富集鉻的影響及其生化分析[J];桂林理工大學(xué)學(xué)報;2011年03期

5 王文萍;張慧;劉杰;黃曉武;顧晨;;鈣對李氏禾富集和耐受鉻的調(diào)控作用[J];環(huán)境工程學(xué)報;2013年12期

6 朱桂才;楊中藝;;水分脅迫下李氏禾營養(yǎng)器官的解剖結(jié)構(gòu)研究[J];長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)農(nóng)學(xué)卷;2008年03期

7 羅亞平;劉杰;張學(xué)洪;黃華苑;胡澄;孫家君;蔡湘文;;鉻脅迫下李氏禾顯微結(jié)構(gòu)的變化[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年19期

8 朱桂才;張響銀;楊中藝;;共耐性植物李氏禾繁殖特性的研究[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年09期

9 戴少偉;朱桂才;;不同濁度水體下李氏禾(Leersia hexandra Swartz)葉綠素?zé)晒馓匦匝芯縖J];草業(yè)與畜牧;2014年02期

10 張學(xué)洪;陳俊;王敦球;胡澄;黃海濤;劉杰;夏昕;李萍;;李氏禾對鎳的富集特征[J];桂林工學(xué)院學(xué)報;2008年01期

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 李潔尉;李氏禾為水庫消漲帶護坡[N];中國水利報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 游少鴻;蔗渣生物質(zhì)炭混合基質(zhì)李氏禾濕地凈化水中Cr（Ⅵ）的性能和機制研究[D];廣西大學(xué);2017年

2 朱桂才;共耐性植物李氏禾（Leersiahexandra）的水分逆境生理生態(tài)適應(yīng)機制研究[D];中山大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張淼;內(nèi)生菌及根際菌對植物修復(fù)鉻污染土壤促進作用的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 胡澄;李氏禾對鉻的富集解毒機制研究[D];桂林工學(xué)院;2008年

，

本文編號：1748765