聚丙烯酰胺（PAM）对河道底泥性质及白菜生长和品质的影响
发布时间：2021-03-20 13:24
河道底泥中含有大量有害物质,若处置不当极易造成土壤二次污染等问题,河道底泥资源化处理不仅可有效解决上述问题,还可以变废为宝,获得经济价值。聚丙烯酰胺（PAM）作为絮凝剂在底泥资源化利用前期的干化过程中被广泛使用,会对底泥性质及植物生长产生一定影响。本试验于2018～2020年在浙江大学紫金港校区人工气候实验室内进行,供试底泥为宁波市北仑区富春江河风干后的河道底泥,供试作物为白菜（Brassica pekinensis L.）。通过盆栽试验、培养试验和淋溶试验,探究了不同浓度PAM处理对河道底泥基本理化性质、底泥团聚体结构稳定性、渗透性、淋溶液养分含量、多种酶活性变化、白菜生长和品质的影响,以期为采用PAM作为絮凝剂干化的河道底泥经加工改良后作为农用土壤的资源化利用提供理论和实践依据。主要结论如下:1、盆栽试验条件下,添加PAM有利于提高底泥硝态氮、铵态氮和碱解氮含量,降低底泥可交换态重金属砷含量。PAM处理对底泥p H、有机质、全氮、CEC、微生物量碳、盐基离子饱和度、颗粒组成、有效磷含量无显著影响。所有PAM处理均可提高白菜根系生物量,对白菜游离氨基酸、可溶性糖、Vc及可溶性蛋白质等...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAM结构片段示意图（员学锋,2003）
浙江大学硕士论文1绪论间的相互作用增强。这种更为紧密的结构更有助于PAM对离子的吸附作用，比吸水膨胀后的PAM对离子的吸附效果更好，适当提高温度有利于促进吸附反应。PAM不仅可单独施用以修复土壤重金属污染，还可与其他修复剂协同修复。赵智等（2013）发现10%的粉煤灰与60mg/kg的PAM混施于土壤中，可以协同促进对重金属离子的吸附作用。周方等（2013）发现将PAM作为纳米零价铁（nZVI）的基底形成的PAM-nZVI复合物可有效强化固定重金属离子。添加2mmol/g零价铁的PAM对吸附Cd2+的效率比单独使用PAM显著提高，对Cd2+的吸附效率高达79.6%。其中PAM的主要作用是减少nZVI的团聚，激发nZVI对Cd2+的强烈吸附作用。PAM也可以用于对特定吸附材料进行改性以加强对重金属离子的去除效果。杨文等（2011）用PAM对硅藻土进行改性，探究改性后的硅藻土对废水中的Pb2+的吸附效果，结果表明添加PAM的硅藻土比单独使用硅藻土对Pb2+的去除效果好，PAM处理后的硅藻土对Pb2+的饱和吸附容量最大可达到69.0mg/g，比未添加PAM时显著提高。Lu等（2016）研究表明，PAM与秸秆混合施用也可以显著提高土壤对重金属离子的吸附能力。因为秸秆中的有机质分解后产生大量腐殖质，比表面积较大的腐殖质和PAM都具有良好的吸附能力，可提供更多的重金属吸附位点。图1.2阴离子型PAM与重金属吸附作用机理示意图（孟繁健等,2018）Fig1.2AschematicpresentationofadsorptionmechanismofanionicPAMandheavymental5
浙江大学硕士论文1绪论1.2.2PAM的生物安全性在20世纪90年代就已有研究者证明，在安全施用量范围内，PAM不会对人类、高等动物、鱼类和植物产生毒害作用（Seybold,1994）。Barvenik（1994）利用PAM进行长期的水生生物毒性试验，结果证明PAM的半数致死浓度高达LC50>100mg/kg，低于该浓度不会对试验动物产生负面影响。Krauth等（2008）通过对水蚤（CeriodapHniadubia）和鲦鱼（PimepHalespromelas）长期使用高浓度和低浓度（高于和低于EPA标准剂量）的PAM进行毒理学试验，结果表明PAM未对两种试验动物的生长产生不良影响。Acharya等（2010）通过急性毒理学试验表明PAM对大型蚤（DapHniamagna）的半数致死浓度LC50>150mg/L，慢性暴露试验中PAM的浓度仅为1mg/L时即可降低试验动物37%的生长率，浓度为10~100mg/L的PAM可使试验动物的繁殖力下降92%。郭非凡等（2012）通过对赤子爱胜蚓（Eiseniafoetida）施用PAM的生物毒性试验表明，PAM对蚯蚓的生长状况没有显著影响，对蚯蚓的半数致死浓度LC50>2000mg/kg，但较高浓度的PAM对蚯蚓的繁殖能力会产生不良影响。在农业生产过程中，通常采用撒施PAM粉末或者喷施PAM溶液的方法处理土壤，且使用浓度远低于安全值，这样可以有效避免PAM对生物产生的不良影响。图1.3PAM的胞外酶水解示意图（Kay-Shoemakeetal.,1998）Fig1.3AschematicdiagramofextracellularenzymatichydrolysisofPAM7
【参考文献】：
期刊论文
[1]河道底泥处理技术和资源化利用研究进展[J]. 王振雷,桑洛滨,柳志国,巩岩,李英华. 广州化工. 2019(22)
[2]河道底泥处理和处置现状及发展研究[J]. 宋淑贞,赵婷婷. 中国资源综合利用. 2019(09)
[3]污染底泥制备陶粒及除磷潜力研究[J]. 杨欣妍,魏儒平,杨柳燕. 生态与农村环境学报. 2019(03)
[4]PAM在土壤重金属污染植物修复中的作用及机理研究进展[J]. 孟繁健,朱宇恩,孟凡旭,李华,王宇喆. 中国农学通报. 2018(16)
[5]市政污泥脱水及生物淋滤调理技术综述[J]. 杨文锋,张庆芳,杨期勇,朱琼. 工业水处理. 2018(04)
[6]土地利用方式对表层土壤水稳性团聚体的影响[J]. 韩新生,马璠,郭永忠,蔡进军,温淑红. 干旱区资源与环境. 2018(02)
[7]絮凝剂对市政污泥脱水性能的影响研究[J]. 郭丽君,李松栋,李超. 山东化工. 2017(22)
[8]喀斯特地区不同土地利用方式下土壤团聚体中养分和酶活性的研究——以花江为例[J]. 卢怡,龙健,廖洪凯,李娟,刘灵飞,郭琴,姚斌,龙治峰. 环境化学. 2017(04)
[9]河道疏浚底泥农业利用可行性分析[J]. 杨丹,范欣柯,刘燕,刘勇,聂翔. 科技通报. 2017(01)
[10]复垦模式对采煤沉陷复垦区土壤团聚体组成及稳定性的影响[J]. 刘美英,金永昌,刘金善,姚懿曼,兴安. 干旱区资源与环境. 2016(12)
博士论文
[1]聚丙烯酰胺的污泥絮凝机制、改性设计优化及环境毒理特性研究[D]. 郑育毅.福建师范大学 2018
硕士论文
[1]蓄水坑灌下不同施氮条件对苹果园氨挥发的影响研究[D]. 孙瑞峰.太原理工大学 2019
[2]配方施肥对白菜产量及品质的影响[D]. 王跃华.西北农林科技大学 2018
[3]复合氨基酸制剂对小白菜和棉花抗逆性的影响[D]. 许猛.中国农业科学院 2018
[4]聚丙烯酰胺在污泥和土壤中降解及其对黑麦草和土壤酶的影响研究[D]. 王效伟.山东农业大学 2013
[5]微生物原位强化修复技术在城市污染河道治理中的应用[D]. 庄旭超.华中农业大学 2012
[6]几种调理剂对土壤砷形态及生物有效性的影响研究[D]. 孙媛媛.中国农业科学院 2011
[7]秸秆-膨润土-PAM对土壤理化性质和作物生长的调控效应[D]. 李佳佳.西南大学 2011
[8]PAM的土壤保水、保肥及作物增产效应研究[D]. 员学锋.西北农林科技大学 2003
本文编号：3091074
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAM结构片段示意图（员学锋,2003）
浙江大学硕士论文1绪论间的相互作用增强。这种更为紧密的结构更有助于PAM对离子的吸附作用，比吸水膨胀后的PAM对离子的吸附效果更好，适当提高温度有利于促进吸附反应。PAM不仅可单独施用以修复土壤重金属污染，还可与其他修复剂协同修复。赵智等（2013）发现10%的粉煤灰与60mg/kg的PAM混施于土壤中，可以协同促进对重金属离子的吸附作用。周方等（2013）发现将PAM作为纳米零价铁（nZVI）的基底形成的PAM-nZVI复合物可有效强化固定重金属离子。添加2mmol/g零价铁的PAM对吸附Cd2+的效率比单独使用PAM显著提高，对Cd2+的吸附效率高达79.6%。其中PAM的主要作用是减少nZVI的团聚，激发nZVI对Cd2+的强烈吸附作用。PAM也可以用于对特定吸附材料进行改性以加强对重金属离子的去除效果。杨文等（2011）用PAM对硅藻土进行改性，探究改性后的硅藻土对废水中的Pb2+的吸附效果，结果表明添加PAM的硅藻土比单独使用硅藻土对Pb2+的去除效果好，PAM处理后的硅藻土对Pb2+的饱和吸附容量最大可达到69.0mg/g，比未添加PAM时显著提高。Lu等（2016）研究表明，PAM与秸秆混合施用也可以显著提高土壤对重金属离子的吸附能力。因为秸秆中的有机质分解后产生大量腐殖质，比表面积较大的腐殖质和PAM都具有良好的吸附能力，可提供更多的重金属吸附位点。图1.2阴离子型PAM与重金属吸附作用机理示意图（孟繁健等,2018）Fig1.2AschematicpresentationofadsorptionmechanismofanionicPAMandheavymental5
浙江大学硕士论文1绪论1.2.2PAM的生物安全性在20世纪90年代就已有研究者证明，在安全施用量范围内，PAM不会对人类、高等动物、鱼类和植物产生毒害作用（Seybold,1994）。Barvenik（1994）利用PAM进行长期的水生生物毒性试验，结果证明PAM的半数致死浓度高达LC50>100mg/kg，低于该浓度不会对试验动物产生负面影响。Krauth等（2008）通过对水蚤（CeriodapHniadubia）和鲦鱼（PimepHalespromelas）长期使用高浓度和低浓度（高于和低于EPA标准剂量）的PAM进行毒理学试验，结果表明PAM未对两种试验动物的生长产生不良影响。Acharya等（2010）通过急性毒理学试验表明PAM对大型蚤（DapHniamagna）的半数致死浓度LC50>150mg/L，慢性暴露试验中PAM的浓度仅为1mg/L时即可降低试验动物37%的生长率，浓度为10~100mg/L的PAM可使试验动物的繁殖力下降92%。郭非凡等（2012）通过对赤子爱胜蚓（Eiseniafoetida）施用PAM的生物毒性试验表明，PAM对蚯蚓的生长状况没有显著影响，对蚯蚓的半数致死浓度LC50>2000mg/kg，但较高浓度的PAM对蚯蚓的繁殖能力会产生不良影响。在农业生产过程中，通常采用撒施PAM粉末或者喷施PAM溶液的方法处理土壤，且使用浓度远低于安全值，这样可以有效避免PAM对生物产生的不良影响。图1.3PAM的胞外酶水解示意图（Kay-Shoemakeetal.,1998）Fig1.3AschematicdiagramofextracellularenzymatichydrolysisofPAM7
【参考文献】：
期刊论文
[1]河道底泥处理技术和资源化利用研究进展[J]. 王振雷,桑洛滨,柳志国,巩岩,李英华. 广州化工. 2019(22)
[2]河道底泥处理和处置现状及发展研究[J]. 宋淑贞,赵婷婷. 中国资源综合利用. 2019(09)
[3]污染底泥制备陶粒及除磷潜力研究[J]. 杨欣妍,魏儒平,杨柳燕. 生态与农村环境学报. 2019(03)
[4]PAM在土壤重金属污染植物修复中的作用及机理研究进展[J]. 孟繁健,朱宇恩,孟凡旭,李华,王宇喆. 中国农学通报. 2018(16)
[5]市政污泥脱水及生物淋滤调理技术综述[J]. 杨文锋,张庆芳,杨期勇,朱琼. 工业水处理. 2018(04)
[6]土地利用方式对表层土壤水稳性团聚体的影响[J]. 韩新生,马璠,郭永忠,蔡进军,温淑红. 干旱区资源与环境. 2018(02)
[7]絮凝剂对市政污泥脱水性能的影响研究[J]. 郭丽君,李松栋,李超. 山东化工. 2017(22)
[8]喀斯特地区不同土地利用方式下土壤团聚体中养分和酶活性的研究——以花江为例[J]. 卢怡,龙健,廖洪凯,李娟,刘灵飞,郭琴,姚斌,龙治峰. 环境化学. 2017(04)
[9]河道疏浚底泥农业利用可行性分析[J]. 杨丹,范欣柯,刘燕,刘勇,聂翔. 科技通报. 2017(01)
[10]复垦模式对采煤沉陷复垦区土壤团聚体组成及稳定性的影响[J]. 刘美英,金永昌,刘金善,姚懿曼,兴安. 干旱区资源与环境. 2016(12)
博士论文
[1]聚丙烯酰胺的污泥絮凝机制、改性设计优化及环境毒理特性研究[D]. 郑育毅.福建师范大学 2018
硕士论文
[1]蓄水坑灌下不同施氮条件对苹果园氨挥发的影响研究[D]. 孙瑞峰.太原理工大学 2019
[2]配方施肥对白菜产量及品质的影响[D]. 王跃华.西北农林科技大学 2018
[3]复合氨基酸制剂对小白菜和棉花抗逆性的影响[D]. 许猛.中国农业科学院 2018
[4]聚丙烯酰胺在污泥和土壤中降解及其对黑麦草和土壤酶的影响研究[D]. 王效伟.山东农业大学 2013
[5]微生物原位强化修复技术在城市污染河道治理中的应用[D]. 庄旭超.华中农业大学 2012
[6]几种调理剂对土壤砷形态及生物有效性的影响研究[D]. 孙媛媛.中国农业科学院 2011
[7]秸秆-膨润土-PAM对土壤理化性质和作物生长的调控效应[D]. 李佳佳.西南大学 2011
[8]PAM的土壤保水、保肥及作物增产效应研究[D]. 员学锋.西北农林科技大学 2003
本文编号：3091074
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