重金属复合污染土壤生物炭和草本植物联合修复技术研究

发布时间：2020-06-20 06:04

【摘要】：植物修复是一种理想的重金属污染土壤修复技术,但由于目前所发现的大多数修复植物存在修复时间长、效率不高等缺点,大大限制了植物修复技术的发展。论文以重金属Cd、As、Pb、Cr、Cu和Zn为研究对象,开展了目前国内外广泛报道的8种草本植物及其与生物炭联合修复重金属污染土壤的研究,为生物炭强化草本植物修复重金属污染土壤提供了科学依据。主要研究结果如下:(1)生物炭对土壤重金属Cd、As、Pb、Cr具有较好的钝化作用,同时可以有效地控制水稻籽粒对重金属的富集。与对照常规复合肥处理比较,供试生物炭掺混肥及其减施处理后,土壤中重金属Cd、As、Pb和Cr的含量分别降低37.17%-63.70%、10.77%-39.76%、53.03%-60.62%和38.47%-66.44%;水稻籽粒对重金属Cd和As的富集系数分别降低13.29%-51.31%和49.80%-71.18%。(2)草本植物高羊茅和草地早熟禾在农田重金属复合污染土壤修复中具有巨大的应用潜力。在8种供试草本植物中,高羊茅对Cd、As、Pb、Cr、Cu和Zn的富集能力最强;草地早熟禾对Cd、Pb、Cr、Cu和Zn有较高的富集能力;石竹对Pb,龙葵对Cd、As和Zn,圆叶遏蓝菜对Cd和Zn,伴矿景天对Cd富集能力也较高,矢车菊和波斯菊两种花卉草本植物对重金属的富集能力最低。(3)生物炭和高羊茅、草地早熟禾联合修复对植物生长和重金属富集能力具有显著增强作用。与对照相比,在60d修复期内,添加生物炭处理的高羊茅和草地早熟禾的株高分别增加37.49%和36.20%,地上部分生物量分别增长34.59%和29.97%;生物炭和高羊茅联合修复对高羊茅Cd、As、Cu的富集能力分别提高49.23%、41.88%和23.69%;生物炭和草地早熟禾联合修复对Cd的富集系数提高41.21%,呈显著水平。(4)生物炭和高羊茅、草地早熟禾联合对土壤中重金属的修复效果具有强化作用,其中,生物炭和高羊茅联合修复对土壤中重金属的去除效果优于生物炭和草地早熟禾联合修复的效果。生物炭和高羊茅联合修复对土壤Cd、As、Pb、Cr、Cu和Zn的去除率分别达到52.45%、44.65%、27.45%、23.98%、28.17%和31.47%;生物炭和草地早熟禾联合修复对上述重金属的去除率分别为44.07%、30.61%、22.27%、15.16%、22.48%和27.21%。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;X173
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文图 2-1b）为不同生物炭掺混肥处理对稻田土壤中 As含量的影响，图中可见，施用生物炭掺混肥及其减施 10%，15%和 20%的四个处理土壤中 As 含量均低于常规复合肥处理 9.4592 mg/kg.其中，施用 1 号配方(B)土壤减少 25.15%-39.76%，分别为 7.0798 mg/kg，5.9326 mg/kg，5.6978 mg/kg 和 6.2183 mg/kg. 在减施15%时降幅达到最高 39.76%；施用 2 号配方(M)土壤中 As 含量减少 10.77%-32.90%，分别为 8.4408 mg/kg，6.3472 mg/kg，7.2950 mg/kg 和 6.8612 mg/kg，减施 10%时，降幅最大，达到 32.90%.考虑到土壤本底和肥料中重金属含量，用施肥前后土壤中重金属含量的变化除以肥料中重金属的含量得到相对变化量，结果表明，施用 1 号配方（B）和 2 号配方（M）土壤中镉砷的相对变化量比常规复合肥处理相比降低了 48.98%-73.32%和 59.40%-93.44%，表明生物炭掺混肥对土壤重金属含量的影响低于常规复合肥。

图 2-2 生物炭掺混肥对稻田土壤 Pb 和 Cr 的影响Fig.2-2 Effect of biochar mixed fertilizer on Pb and Cr in paddy soil图 2-2b）表示不同生物炭掺混肥处理对稻田土壤重金属 Cr 含量的影响.图中可见，1 号配方处理的土壤中 Cr 的含量分别为 21.4602、24.5053、23.2931 和23.8328 mg/kg，与对照相比，土壤中重金属 Cr 的含量降低了 60.17%-65.12%，2 号配方（M）组四个处理的土壤中 Cr 的含量分别是 20.6462、34.3668、36.2779和 37.8544 mg/kg，与对照相比，土壤中 Cr 的含量降低了 38.47%-66.44%。从整体趋势来看，添加生物炭处理的组中重金属 Pb 和 Cr 含量的下降是与郑凯琪[72]的研究结果一致，说明农田施用生物炭之后，对重金属污染物 Pb 和 Cr 具有吸附作用。2.2.3 生物炭掺混肥对水稻籽粒吸收土壤 Cd 和 As 的控制作用图 2-3 为稻田施用不同生物炭掺混肥后水稻籽粒中重金属 Cd 和 As 的含量.

【参考文献】

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本文编号：2721989