牛粪生物炭对沈抚灌区石油烃污染土壤的修复研究

发布时间：2020-05-22 20:48

【摘要】：沈抚灌区于1960年起建,为我国面积最大的石油污水灌溉区中的之一。于2000年完成清水灌溉,但该区域仍然存在石油烃残留和污染现象。对沈抚污水灌溉区残留石油烃污染土壤进行切实可行的修复,已成为十分必要和紧迫的问题。本文以沈阳市沈抚污灌区石油烃污染土壤为研究对象,通过以牛粪为原料制备生物炭,进行牛粪生物炭制备条件、应用条件与土壤石油烃降解效果及石油烃降解的生物有效性的相关性研究,探讨牛粪生物炭修复污灌区石油烃污染土壤的原理与机制。以此为沈抚污灌区石油烃污染土壤提供一种绿色高效环保的土壤新材料以及开发低成本的原位修复技术的同时,拓展牛粪资源化利用途径。主要结果如下:(1)牛粪生物炭对土壤中石油烃污染的降解研究随着牛粪生物炭热解温度的增加,石油烃降解率增大。当牛粪生物炭热解温度为700℃时,土壤中的石油烃降解率最高,为63.58%。随着当牛粪生物炭投加量的增加,土壤中的石油烃降解率不断增大。考虑综合因素,确定牛粪生物炭50g·kg_(土壤)~(-1),降解率为63.58%。土壤应用条件对石油烃在土壤中降解效果的影响表明,土壤pH为7时,土壤中石油烃的降解率为最佳,为16.12%。土壤pH值大于7或小于7是,降解率下降。土壤温度为30℃时,降解率为最佳约为19.6%。当降解时间从30d上升到150d左右,降解率变大趋势趋于平缓。在180d时,石油烃降解率为65.33%。(2)牛粪生物炭对土壤中石油烃生物有效性研究以种植小麦土壤为对象,在对照土壤(CK)、添加氮肥和磷肥(NP)土壤、添加牛粪生物炭(C5)土壤、添加牛粪生物炭氮肥和磷肥(CNP)的不同处理条件下,牛粪生物炭对土壤理化性质的影响表明:牛粪生物炭的添加使土壤的酸度降低了0.25个单位值以上。土壤N、C、S、TOC百分含量及pH的变化为CKNPCNPC5。牛粪生物炭对土壤-植物石油烃迁移转化影响表明,小麦幼苗体内石油烃浓度均表现出叶部根部,且比值约5倍。小麦幼苗根部中石油烃含量为:NPCKC5CNP,而叶部为:CKNPC5CNP。经过45天,土壤石油烃残留量CKNPC5CNP,分别CK 16.32%,NP19.64%,C5 52.62%和CNP 56.88%。土壤添加牛粪生物炭对土壤中石油烃的没有钝化作用。随着牛粪生物炭投加量增加,小麦幼苗根部和叶部对石油烃的吸收量都呈下降趋势。小麦幼苗根部中石油烃含量CK(0g/kg)C1(10g/kg)C2(20g/kg)C3(30g/kg)C4(40g/kg)C5(50g/kg),而叶部CKC1C2C3C4C5。随着牛粪生物炭投加量增加,土壤中石油烃的去除率呈增加趋势,对种植小麦土壤中的石油烃的去除有促进作用。不同添加牛粪生物炭量条件下,石油烃去除率分别为16.33%(CK)、22.68%(C1)、29.94%(C2)、39.79%(C3)、46.77%(C4)、52.62%(C5)。生物转移系数(BTC)最大为CK 1.90,最小为CNP 1.81,说明生物炭的添加,抑制了小麦苗根部石油烃向叶部的传送,根系富集系数(RCF)和茎叶富集系数(SCF)均大于1,说明植物根和叶中浓度大于土壤石油烃浓度。随着生物炭添加量增加,RCF、SCF系数增大。(3)牛粪生物炭对沈抚污灌区石油烃污染土壤具有长效修复作用。
【图文】：

生物炭,石油烃降解,牛粪,热解温度

图 2.1 牛粪生物炭热解温度对土壤中石油烃降解率影响Fig.2.1effect of cow dung biochar pyrolysis temperatureon degradation rate of pehydrocarbon粪生物炭投加量对土壤中的石油烃降解影响量的生物炭投加量对降解非常重要而且可以节约成本，因此，进投加量对土壤中的石油烃降解率影响的研究，，结果由图 2.2 所示。看到，投加牛粪生物炭对土壤中的石油烃降解率有影响。随着牛粪增加，土壤中的石油烃降解率呈增加趋势。当牛粪生物炭投加量从 75g·kg-1时，土壤中的石油烃降解率从 30.59%增加到最大，为 6生物炭投加量从 5 g·kg-1增加到 25g·kg-1时，土壤中的石油烃降解从 30.59%增加到 52.12%。当牛粪生物炭投加量大于 25g·kg-1时，度开始降低，直到当牛粪生物炭投加量大于 50g·kg-1时，石油烃降放缓，石油烃降解率趋于平缓，降解率为 63.58%。从考虑经济成

生物炭,牛粪,石油烃降解,投加量

沈阳大学硕士学位论文附的营养元素促进了土壤微生物的生长、繁殖和代谢，丰富了微生及增强了土著微生物的活性，使得微生物加快了对石油烃的利用。解主要依靠于土著菌对石油烃的降解，由于土壤中土著菌数量是一够的牛粪生物炭为其提供的微环境，过剩的牛粪生物炭起到吸附土作用。
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】