生物炭对土壤中砷的钝化及生物效应研究

发布时间：2017-09-13 06:43

  本文关键词：生物炭对土壤中砷的钝化及生物效应研究

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【摘要】：以棉花秸秆及玉米芯为原料制备生物炭,添加不同质量的FeCl_3·6H_2O(以纯铁质量计)制备改性生物炭,采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR).X-射线衍射分析仪(XRD)等方法对改性前后的生物炭进行表征。通过原子荧光光谱仪测定土壤、植物砷的含量,探讨生物炭对砷在土壤中迁移及形态的影响；通过盆栽试验,探讨生物炭对砷在土壤中的存在形态及其向植物体内迁移规律的影响,主要研究结果如下：(1)随着Fe质量分数的增加,棉花秸秆生物炭比表面积及C、H、N、O元素的含量均发生显著的变化,芳烃化合物有机官能团—CH_2—、C=C、—COOH等有所减少。XRD分析显示C60含量逐渐减少,灰分含量则增加。扫描电镜及比表面积分析仪分析可知,呈碱性的生物炭在添加Fe之后会在其表面形成Fe(OH)3沉淀,从而使得微孔结构变少。棉花秸秆生物炭与玉米芯生物炭改性前后的各指标表征结果表明：改性后棉花秸秆生物炭各指标均优于改性后的玉米芯生物炭,因此本试验选取改性前后的棉花秸秆生物炭进行后续试验。(2)在土柱中加入1-8%改性前后的生物炭,与对照相比,改性生物炭处理渗滤液砷低于5 μg/L,表明负载铁离子的改性生物炭能有效阻止砷向地下水中迁移。在各土柱中添加生物炭均能抑制砷在土壤中的迁移,与未改性生物炭相比,改性生物炭的抑制作用更为显著。生物炭能使土壤有效态砷含量降低,即促使砷从有效态转化为稳定态。改性生物炭的添加量为8%时表层土壤中有效态砷含量为0.23%,主要以残渣态(55.6%)为主。(3)生物炭(10～40 g/kg)和改性生物炭(10 g/kg)能促进小白菜的生长,在添加量分别为20和10 g/kg时生物量最大,改性生物炭在添加量为10 g/kg处理时,生物量高于对照组和等量未改性生物炭处理组。外源砷质量分数为10和20 mg/kg且添加不同比例的生物炭和改性生物炭时,试验结束后土壤中砷主要以残渣态形式存在,但改性生物炭处理组水溶态砷和交换态砷的含量比生物炭处理组的含量低；在高浓度(40和80 mg/kg)处理,土壤中砷主要以铝形砷形式存在,残渣态砷次之。各处理组小白菜可食部分和根部砷质量分数在添加10～40 g/kg生物炭后的变化规律不尽相同,等量的改性生物炭添加后,各处理组小白菜可食部分和根部砷质量分数显著降低。改性生物炭能显著降低小白菜体内砷的含量,并使土壤有效态砷向稳定态转化。
【关键词】：生物炭 砷 钝化 迁移 生物效应
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X131.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.3 存在问题和研究思路与内容11-13
• 第2章 生物炭改性及理化性质表征13-23
• 2.1 概述13
• 2.2 材料与方法13-14
• 2.3 结果与讨论14-21
• 2.4 小结21-23
• 第3章 生物炭对砷在农田土壤中迁移的影响23-34
• 3.1 概述23
• 3.2 材料与方法23-25
• 3.3 结果与分析25-30
• 3.4 讨论30-32
• 3.5 小结32-34
• 第4章 生物炭对土壤砷形态及小白菜吸收砷的影响34-47
• 4.1 概述34
• 4.2 材料与方法34-36
• 4.3 结果与分析36-43
• 4.4 讨论43-46
• 4.5 小结46-47
• 第5章 结论与展望47-49
• 5.1 结论47
• 5.2 展望47-49
• 参考文献49-55
• 致谢55-56
• 作者简介56-57
• 基本情况56
• 学术论文发表情况56-57
• 参与的科研项目57
• 作者在攻读硕士学位期间的获奖情况57

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