生物炭強化超積累植物孔雀草修復PCBs-Cd復合污染土壤的作用及其機理.pdf

1、植物修復技術是一種理想的污染土壤原位修復技術，它具有成本低、安全、無二次污染等優(yōu)點。但由于目前所發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)超積累植物有生物量小、生長緩慢、適應能力差、對復合污染修復能力差等缺點，大大限制了植物修復的發(fā)展空間。因此，很多研究人員嘗試使用一些強化措施來改善植物修復的效果，如添加肥料等。生物炭屬于廣義概念上黑碳的一種類型，它含碳量高、含有豐富的孔狀結構，具有較大的比表面積和較強的吸附能力。一般認為，生物炭具有改善土壤質量、增加土壤碳匯、減少

2、大氣CO2濃度以及修復污染環(huán)境等功能。
　　本文研究了孔雀草(Tagetes patula L.)對PCBs-Cd復合污染土壤的修復效果;同時，對木屑和雞糞作為原料制備的四種不同類型的生物炭進行了表征和比較;最后將制備的生物炭添加到PCBs-Cd復合污染的土壤中，研究生物炭對孔雀草修復PCBs-Cd復合污染土壤的影響。研究結果表明:
　　(1)孔雀草對PCBs和Cd單一及復合污染均具有良好的耐受性，Cd單一污染處理對孔雀草生

3、物量的影響大于PCBs單一污染的處理。孔雀草更適合修復中低Cd污染的土壤。PCBs的存在對Cd在植物體內地上部分含量的影響與土壤中PCBs的濃度有關，PCBs對植物地下部分Cd的含量有明顯的抑制作用。在所有濃度條件下，植物對PCBs單一污染的去除都一定的促進作用，在中低濃度(PCBs總濃度為＜100μg/kg)時，種植孔雀草的處理顯著降低了兩種PCBs在土壤中的殘留量。重金屬Cd的存在抑制了孔雀草對PCBs的修復效果，并且隨Cd濃度的增

4、加抑制作用更加明顯。
　　(2)生物炭的產(chǎn)率都隨制備溫度的升高而降低，而灰分含量卻隨制備溫度的升高而升高，而且雞糞炭的產(chǎn)率和灰分含量都遠大于木屑炭。木屑炭的主體元素含量排序都為C＞O＞H＞N，而雞糞炭的主體元素含量排序都是C＞O＞N＞H。隨炭化溫度的的升高，兩種原料制備的生物炭的芳香性都有所增加，而極性都有所降低。木屑炭的比表面積遠大于同溫度制備的雞糞炭，這可能是雞糞炭含有很多的灰分，堵塞了生物炭的孔隙結構。
　　(3)四種

5、生物炭都具有發(fā)達的孔隙結構，而且骨架結構明顯。木屑在350℃燒制的生物炭孔隙大小不均一，表面不是十分光滑，在高溫燒制的生物炭則出現(xiàn)明顯的片層結構，表面較光滑，孔隙更為發(fā)達，并且形狀規(guī)則均一。雞糞炭的孔隙結構呈煤渣狀并相互連通，而且表面有較多的的礦物組分。
　　(4)四種生物炭表面都含有豐富的含氧官能團（如羥基、羧基以及羰基等），而且峰強都隨溫度的增加有所降低。隨著溫度的增加，制備的生物炭中脂肪性烷基鏈逐漸減少甚至消失，生物炭的芳香

6、性增加。1040 cm-1附近對應的是P-O的伸縮振動吸收峰，雞糞炭在此附近都表現(xiàn)出了很強的吸收峰，而兩種木屑炭都沒有峰出現(xiàn)，所以雞糞炭中的含磷量大于木屑炭中的含磷量。
　　(5)生物炭的施用對孔雀草的生長有一定的促進作用，其中添加600℃燒制的雞糞炭(CW600)的處理對孔雀草生物量的促進作用最明顯，與無添加生物炭的對照相比地上部分增加了9.48％，地下部分增加了6.25％。添加生物炭后，孔雀草葉片中葉綠素a和葉綠素b含量都有一

7、定的增加。添加600℃燒制的雞糞炭(CW600)的處理組中葉綠素a和b的含量都普遍高于其他處理組，這可能和雞糞炭中含有較多的礦物組分有關。
　　(6)生物炭的添加對重金屬的形態(tài)有一定的影響，總的來說，雞糞炭促進了Cd的酸可提取態(tài)和有機結合態(tài)向氧化物結合態(tài)的轉化，殘渣態(tài)含量變化不大。而對木屑炭來說，Cd單一污染條件下350℃下燒制的木屑炭(WB350)對重金屬形態(tài)幾乎沒有影響，600℃下燒制的木屑炭(WB600)促進了Cd從氧化物結

8、合態(tài)和有機結合態(tài)向酸可提取態(tài)的轉化。PCBs-Cd復合污染條件下，木屑炭則促進了Cd從有機結合態(tài)和氧化物結合態(tài)向酸可提取態(tài)的轉化。
　　(7)對單一污染而言，雞糞炭能促進孔雀草對Cd的修復，四種生物炭都不適合與植物聯(lián)合修復PCBs單一的污染的土壤;在PCBs-Cd復合污染條件，350℃下燒制的木屑炭(WB350)既能促進PCBs的降解也能增加孔雀草對Cd的總提取量。因此，CW350在PCBs-Cd復合污染條件下有同時修復Cd和PC