污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

发布时间：2019-09-12 13:31

【摘要】：以污泥为原料,在500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱(EDS)、环境扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明:添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。
【图文】：

?2表征与分析表1污泥与污泥生物炭元素组成Table1Elementalcompositionsofsludgeandsludgebiochar/%样品主要元素组成CONaMgAlSiPSK污泥36.5529.04——3.2910.292.40.591.26W50014.6527.570.591.164.6713.104.671.001.422.1元素组成分析污泥与污泥生物炭的主要元素组成如表1所示。原料污泥中主要含有C、O、Al、Si、P、S和K等元素，经过热解后W500中C元素含量降低明显，而元素Si、P、S和K含量增多并出现Na和Mg等元素。表明在热裂解过程中，原料中有机物质逐渐分解，无机矿物逐渐累积。2.2扫描电镜分析由图1可知，500℃下制备的污泥生物炭表面形貌变化明显，经过热解块状结构逐步破坏、颗粒逐渐变校污泥生物炭的表面粗糙不平且表面碎裂、空隙变大，这有利于其对重金属离子的吸附。图1污泥与污泥生物炭的扫描电镜图Fig．1Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesofsludgeandsludgebiochar图2污泥与污泥生物炭的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofsludgeandsludgebiochar2.3红外图谱分析利用FTIＲ定性分析污泥生物炭与污泥原料的结果如图2所示，在官能团区，3300～3645cm－1处的宽吸收峰来自羟基的O—H伸缩振动，在2922cm－1处的吸收峰为生物高聚物中的CH2基团，表明热裂解后，污泥生物炭中大部分CH2基团已与电负性较大的原子连接，这有助于其对带正电荷金属离子的吸附。1657和1416cm－1处为C迨C和C迨O伸缩振动峰，1593cm－1处为芳香性C迨C、C迨O的伸缩振动峰，这些基团与化学键都随着热解过程进行而减少甚至消失，这与元素组成分析中热解后C和O元素含量降低的结果一致;1025、780和467cm－1处的吸收峰对应的是Si—O—Si振动吸收。3结果与分析3.1生物炭对土壤pH值的影响如图3所示，与对照组(C

?所示。原料污泥中主要含有C、O、Al、Si、P、S和K等元素，经过热解后W500中C元素含量降低明显，而元素Si、P、S和K含量增多并出现Na和Mg等元素。表明在热裂解过程中，原料中有机物质逐渐分解，无机矿物逐渐累积。2.2扫描电镜分析由图1可知，500℃下制备的污泥生物炭表面形貌变化明显，，经过热解块状结构逐步破坏、颗粒逐渐变校污泥生物炭的表面粗糙不平且表面碎裂、空隙变大，这有利于其对重金属离子的吸附。图1污泥与污泥生物炭的扫描电镜图Fig．1Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesofsludgeandsludgebiochar图2污泥与污泥生物炭的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofsludgeandsludgebiochar2.3红外图谱分析利用FTIＲ定性分析污泥生物炭与污泥原料的结果如图2所示，在官能团区，3300～3645cm－1处的宽吸收峰来自羟基的O—H伸缩振动，在2922cm－1处的吸收峰为生物高聚物中的CH2基团，表明热裂解后，污泥生物炭中大部分CH2基团已与电负性较大的原子连接，这有助于其对带正电荷金属离子的吸附。1657和1416cm－1处为C迨C和C迨O伸缩振动峰，1593cm－1处为芳香性C迨C、C迨O的伸缩振动峰，这些基团与化学键都随着热解过程进行而减少甚至消失，这与元素组成分析中热解后C和O元素含量降低的结果一致;1025、780和467cm－1处的吸收峰对应的是Si—O—Si振动吸收。3结果与分析3.1生物炭对土壤pH值的影响如图3所示，与对照组(CK)相比，添加生物炭显著提高土壤pH值。从开始到60d时，添加生物炭后Pb土、Cd土和复合污染土壤的pH分别提高了0.73、0.60和0.81，较对照组分别提高了0.14、0.11和0.15。5759
【作者单位】： 扬州大学环境科学与工程学院;江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(31772394) 江苏省社会发展项目(BE2015661) 江苏省六大人才高峰项目(2013-NY-017) 江苏省环境材料与环境工程重点实验室资助项目 扬州大学大学生科技创新基金资助项目
【分类号】：O647.33;X53

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本文编号：2535165