海藻水热碳化产物改良修复滨海盐渍土壤研究

发布时间：2020-05-13 19:57

【摘要】：石油污染的滨海盐碱土壤,具有营养物质匮乏的特点,在石油及盐渍化的双重胁迫下,土壤中硝化、反硝化及磷酸化被限制,导致土壤中的微生物活性降低。目前向土壤中添加改良剂,是改良盐碱土壤理化性质的有效方式,同时部分改良剂也能对土壤中微生物活性产生刺激作用,从而强化土壤中微生物对污染物的降解。大型海藻产量巨大,不占用耕地,极具资源化利用潜力,且对滨海盐碱土的修复有一定的地理优势。因此本研究对大型海藻通过水热碳化方式所产生的产物进行滨海土壤改良修复的可行性进行探究。本研究以大型海藻为原料,在温度为220℃,时间为120 min,料液比为1:20的条件下进行水热碳化,利用其产物制备水热炭和发酵液。对水热炭和发酵液进行种子发芽实验,以确定其对植物毒性作用。研究显示,未经过预处理的水热炭对种子发芽具有抑制性,通过对水热炭进行预处理后可消除对种子发芽的抑制性,最佳预处理方式为保持温度为50℃,固液比1:10的条件下,用水洗涤5 min。水热碳化液流加发酵10次后制备的发酵液,对种子发芽指数促进效果最强,经过流加工艺后,发酵液中多糖、总氮、蛋白质等营养物质含量增加,但是随着流加次数过多,产生高盐度积累,流加20次的发酵液对种子发芽产生抑制作用。基于10次流加的发酵液和预处理后的水热炭,通过测定土壤中的理化性质指标及相关酶活性,探究水热炭、发酵液及二者联合使用时对滨海土壤改良的肥力的影响。研究表明水热炭可提升土壤中速效氮、有效磷、有机质的含量,但是对速效钾影响不显著;发酵液可提升土壤中速效氮、有效磷和速效钾的含量,但是对有机质含量影响较小。此外二者均可对土壤酶活性产生积极的促进作用,当将二者联合使用时对酶活性促进效果更为明显。通过修正的内梅罗指数法对土壤的肥力进行评估,向土壤中按2%的含量施加水热炭并且添加稀释后含量为40%、60%的发酵液时,可以使土壤的肥力提升至肥沃水平。最后利用水热炭和发酵液提供营养物质刺激土壤中微生物降解石油的可行性,结果表明当水热炭和发酵液联合使用时可以促进土壤中石油降解,最佳的添加比例是0.2%水热炭和40%的发酵液联合使用,并控制土壤中的含水率为50%,经过60天修复,降解率可达68.4%。使用此种方式修复,提升了土壤中速效氮、有效磷和速效钾的含量,同时提升土壤中脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性,对土壤肥力有改良效果。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53

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