生物炭中重金属稳定性初步研究

发布时间：2017-12-12 17:13

  本文关键词：生物炭中重金属稳定性初步研究

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【摘要】：生物炭是农林废弃物等生物质在缺氧和一定温度条件下热裂解形成的稳定的富碳产物,具有改良土壤理化性质、减少温室气体排放、提高作物产量的作用。大量研究表明,生物炭比表面积大、阳离子交换量高、吸附能力强等特点可以有效减少土壤中重金属对作物的毒害作用,修复重金属污染土壤。然而,已有的相关研究显示生物炭制备过程中会富集重金属,目前对于这些重金属是否会释放到土壤环境中,是否对作物生长及重金属富集造成影响的研究相对较少。因此,本研究选取四种富含重金属的秸秆,用3个热解温度制备生物炭,对这些生物炭的基本理化性质及重金属富集情况进行研究,并使用TCLP浸提剂、CaCl2浸提剂、DTPA浸提剂萃取生物炭中重金属,比较不同制炭原料及热解温度对生物炭中重金属稳定性的影响,同时进行炭-土混合培养及小白菜苗期培养相关研究,探究生物炭中重金属在土壤中的稳定性及对小白菜生长和重金属富集的影响。主要研究结果如下:(1)生物炭的组分和理化性质受制炭原料和温度影响。随着制炭温度升高,生物炭中C含量升高、O含量降低,比表面积、孔体积增大,孔径减小,pH值升高。热解温度提高过程中,生物炭表面孔结构逐渐发育完全,芳香化程度提高,热稳定性增强。(2)不同原料制备的生物炭中都出现重金属富集情况。Cd、Cu、Pb整体表现为随热解温度升高,富集率逐渐降低。Cu在生物炭中富集率最高,Cd富集率次之,Pb富集率最低。(3)生物炭中Cd、Cu、Pb的迁移性,随制炭温度升高而降低。生物炭中CaCl2交换态和DTPA有效态重金属含量在高温生物炭度中含量最低,但是所占各自重金属总量百分比最大。(4)生物炭以1%和3%两种比例混入土壤中,经过10周培养后,用TCLP浸提剂、CaCl2浸提剂、DTPA浸提剂萃取出的Cd、Cu、Pb量均显著低于培养前,且制炭温度越高,萃取量越低,重金属稳定性越强。(5)在炭-土混合体系中种植小白菜,各处理下小白菜Cu含量较CK没有显著差异;Cd含量在300℃生物炭和500℃生物炭处理下高于CK,700℃生物炭处理下小于CK;Pb含量在所有处理条件下均低于CK。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S156.2

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本文编号：1283292