土壤中黑炭的积累、分布特征及其稳定性的模拟研究

发布时间：2022-01-11 15:34

　　由于黑炭具有特殊的理化性质,使其具有影响全球碳循环、土壤性质和环境中污染物迁移能力等环境意义。研究黑炭在不同土壤中的积累分布规律及其稳定性,可为深入而全面的理解人为活动对黑炭积累分布的影响、土壤中黑炭的稳定性机理、土壤有机碳库对全球环境变化的作用及合理管理土壤提供科学依据。论文在全面评述黑炭在不同类型土壤中的积累分布特点、在土壤环境中的转化及其表面化学性质变化的基础上,采样分析了几种代表性土壤中黑炭的积累与分布规律；利用培养实验和化学氧化方法模拟黑炭进入土壤初期生物与非生物降解过程、不同强度非生物降解过程以及不同时间尺度下黑炭的降解过程,并运用物理、化学和仪器分析方法对降解后黑炭的形貌特征、化学结构、表面性质及其对有机污染物吸附规律的变化进行研究,获得如下主要结果：（1）从浙江省采集了受人类活动不同程度影响的表层土壤和剖面土壤,用化学分析的方法测定土壤中黑炭的含量。结果发现：林地土壤中普遍存在黑炭,枯枝落叶层、表土层（0-10cm）和亚表土层（10～20cm）黑炭数量分别为0.27-67.63,0.83～22.42和0.27～8.72g kg-1,各占有机碳总量的0.12%-13.14... 

【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】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 黑炭的物理化学性质
        1.1.1 物理结构及其变化
        1.1.2 分子结构及其变化
        1.1.3 孔隙结构
        1.1.4 密度
        1.1.5 表面化学性质及其对表面化学行为的影响
    1.2 黑炭的测定方法
        1.2.1 显微镜法
        1.2.2 热化学氧化法
        1.2.3 分子标志物法
        1.2.4 ~(13)C核磁共振方法
    1.3 黑炭在环境中的积累、分布状况
        1.3.1 在大气中的积累、分布状况
        1.3.2 在土壤和沉积物中的积累、分布状况
    1.4 黑炭的环境效应
        1.4.1 黑碳对气候的影响
        1.4.2 黑炭对土壤性质的影响
        1.4.3 黑炭对污染物的吸附行为
    1.5 黑炭的稳定性及其降解机理
        1.5.1 稳定性
        1.5.2 降解机理
    1.6 问题和展望
    1.7 论文的研究目标和思路
第2章 浙江省几种代表性土壤中黑炭的积累、分布特征
    2.1 材料与方法
        2.1.1 供试土壤
        2.1.2 分析方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 水耕人为土中黑炭的分布特点
        2.2.2 林地土壤中黑炭的分布特点
        2.2.3 城市土壤中黑炭的分布特点
    2.3 结论
第3章 土壤中黑炭的表面化学性质及其变化的初步研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 研究样品
        3.1.2 分析方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 元素组成
        3.2.2 CEC和官能团
        3.2.3 电荷特性
    3.3 讨论
    3.4 结论
第4章 黑炭进入土壤初期生物与非生物降解过程对其表面性质影响的模拟研究
    4.1 材料与方法
        4.1.1 黑炭的制备
        4.1.2 黑炭样品的基本性质
        4.1.3 供试土壤
        4.1.4 土壤提取液的制备
        4.1.5 培养方法
        4.1.6 分析测定
        4.1.7 数据分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 不同处理对黑炭累积释放CO_2的量及其矿化速率的影响
        4.2.2 生物与非生物降解过程对黑炭表面官能团的影响
        4.2.3 生物与非生物降解过程对黑炭孔隙结构的影响
        4.2.4 生物与非生物降解过程对黑炭比表面积和孔径分布的影响
        4.2.5 生物与非生物降解过程对黑炭吸附污染物行为的影响
    4.3 讨论
        4.3.1 黑炭的稳定性
        4.3.2 生物与非生物降解过程对黑炭表面性质及其对硝基苯吸附行为的影响
    4.4 结论
第5章 模拟不同强度非生物氧化过程对黑炭性质的影响
    5.1 材料与方法
        5.1.1 黑炭的制备
        5.1.2 模拟不同强度非生物氧化对黑炭的降解过程
        5.1.3 表面特征的鉴定
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 不同强度非生物氧化后黑炭表面官能团的变化
        5.2.2 不同强度非生物氧化后黑炭元素组成的变化
        5.2.3 不同强度非生物氧化后黑炭表面zeta电位的变化
        5.2.4 不同强度非生物氧化后黑炭比表面积、孔隙结构和形貌的变化
    5.3 结论
第6章 模拟不同时间尺度环境中黑炭的降解及其对土壤性质的潜在影响
    6.1 材料与方法
        6.1.1 黑炭样品的制备
        6.1.2 试验设计
        6.1.3 黑炭性质的表征方法
        6.1.4 数据分析
    6.2 结果与分析
        6.2.1 不同时间尺度下黑碳的降解过程对其表面化学的影响
        6.2.2 不同时间尺度下黑碳降解过程对其比表面积、孔隙结构及形貌特征的影响
        6.2.3 不同时间尺度下黑碳的降解过程对其吸附有机污染物性能的影响
    6.3 讨论
    6.4 结论
第7章 研究结论、创新点及展望
    7.1 研究结论
        7.1.1 土壤中黑炭的积累与分布受人类活动强度的影响
        7.1.2 土壤中黑炭的表面化学性质随黑炭进入土壤后时间的增加而变化
        7.1.3 高温条件下的非生物降解过程对黑炭表面性质的影响程度更加显著
        7.1.4 不同强度的非生物氧化对黑炭表面性质的影响程度不同
        7.1.5 黑炭性质的变化与黑炭的种类和氧化时间有关且黑炭性质的变化对土壤性质有潜在的影响
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
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[2]农田土壤黑碳应用研究进展[J]. 郭大勇,范明生,张福锁.  植物营养与肥料学报. 2012(05)
[3]施用生物炭对华北平原农田土壤容重、阳离子交换量和颗粒有机质含量的影响[J]. 陈红霞,杜章留,郭伟,张庆忠.  应用生态学报. 2011(11)
[4]生物炭的环境效应及其应用的研究进展[J]. 李力,刘娅,陆宇超,梁中耀,张鹏,孙红文.  环境化学. 2011(08)
[5]生物炭对土壤氮素淋失的抑制作用[J]. 周志红,李心清,邢英,房彬,张立科,彭艳.  地球与环境. 2011(02)
[6]生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展[J]. 袁金华,徐仁扣.  生态环境学报. 2011(04)
[7]土壤黑碳的研究进展[J]. 邱敬,高人,杨玉盛,尹云锋,马红亮,李又芳.  亚热带资源与环境学报. 2009(01)
[8]黑碳对玉米生长和土壤养分吸收与淋失的影响[J]. 刘世杰,窦森.  水土保持学报. 2009(01)
[9]黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究[J]. 张华,马井会,郑有飞.  大气科学. 2008(05)
[10]黑碳吸附汞砷铅镉离子的研究[J]. 吴成,张晓丽,李关宾.  农业环境科学学报. 2007(02)



本文编号：3583028