生物炭對Cd單一和Cd-Pb復(fù)合污染淡灰鈣土性質(zhì)及鎘穩(wěn)定化影響研究.pdf

1、生物炭作為土壤改良劑，不但能夠固定土壤中的重金屬，降低重金屬的生物利用率，還可以作為一種改善貧瘠或退化土地的有效手段。研究生物炭對Cd單一和Cd-Pb復(fù)合污染淡灰鈣土中外源Cd的固定化作用，對Cd污染淡灰鈣土的修復(fù)具有實際指導(dǎo)意義。本文在研究生物炭對淡灰鈣土中外源Cd的吸附固定基礎(chǔ)上，采用元素分析、紅外、掃描電鏡等手段對油菜秸稈生物炭（BS600）、雞糞生物炭（CM600）、胡麻秸稈生物炭（LS600）進行表征，分析不同原材料對生物炭表

2、面性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的影響；初步探究生物炭對淡灰鈣土中重金屬鎘的固定化作用，本研究將BS600、CM600和LS600以不同質(zhì)量（0％、1%、3%、5%和10%）添加至Cd單一和Cd-Pb復(fù)合污染的耕地淡灰鈣土中進行培養(yǎng)，觀測了180 d內(nèi)兩種污染淡灰鈣土中有效態(tài)Cd含量隨時間的變化及培養(yǎng)完成后 Cd的各級形態(tài)變化，探究了添加生物炭的污染淡灰鈣土性質(zhì)對 Cd固定化過程的影響；并對修復(fù)后淡灰鈣土的含水量和速效養(yǎng)分（堿解氮、速效磷和速效鉀）進行評價

3、分析，選取最優(yōu)生物炭及最優(yōu)添加量，為重金屬污染淡灰鈣土的治理提供理論基礎(chǔ)。研究取得以下成果：
　　（1）生物炭的結(jié)構(gòu)特征與所用原材料有關(guān)，原材料不同，制備的生物炭性質(zhì)也不同。本研究制備的生物炭均呈堿性，pH值大?。篖S600＞BS600＞CM600；灰分含量大?。篊M600＞BS600＞LS600；BS600、CM600和 LS600中 C元素含量最高，H、N、O和S的含量相對較低，其中CM600的營養(yǎng)物質(zhì)含量最低，但芳香性較高，

4、親水性較強；BS600、CM600和LS600的BET比表面積大小順序：CM600＞BS600＞LS600；紅外光譜分析結(jié)果表明，BS600、CM600和LS600表面均含有羧基、羥基和內(nèi)酯基等官能團；掃描電鏡圖表明，BS600、CM600和LS600表面含有大量的微孔。
　?。?）研究生物炭對污染淡灰鈣土中外源Cd的穩(wěn)定化過程，結(jié)果表明，短期內(nèi)添加生物炭的所有處理組，有效態(tài)Cd含量隨時間延長均呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的變化趨勢，甚至出現(xiàn)有效

5、態(tài)Cd含量超出對照組CK-Cd（0%）和CK-Cd+Pb（0%）的現(xiàn)象，隨著培養(yǎng)時間的延長，所有處理組中有效態(tài)Cd含量變化趨勢均減緩直至穩(wěn)定。生物炭不同，生物炭添加量不同，淡灰鈣土的污染狀況不同，Cd的各級形態(tài)含量變化也不同。同一污染淡灰鈣土的處理組中，隨著生物炭添加量增加，有效態(tài) Cd含量減少，殘渣態(tài) Cd含量增加。Cd單一和Cd-Pb復(fù)合污染淡灰鈣土中，三種生物炭BS600、CM600和LS600的添加量為10%時，固定化效果最好，

6、Cd單一污染淡灰鈣土處理組中的固定量分別占初始Cd含量的56.63%、66.65%和59.8%，Cd-Pb復(fù)合污染淡灰鈣土處理組中的固定量分別占初始Cd含量的54%、63.35%和54.2%。
　?。?）生物炭對兩種污染淡灰鈣土TOC、pH值、EC值和CEC都有一定程度的影響。兩種污染淡灰鈣土中，三種生物炭施入都可以提高淡灰鈣土TOC，不同生物炭的作用效果不同，提高效果大小順序為：LS600處理組＞BS600處理組＞CM600處理

7、組；添加三種生物炭對淡灰鈣土pH值產(chǎn)生不同影響，Cd單一污染淡灰鈣土中，不同生物炭、不同添加量對淡灰鈣土pH值都有一定增加效果，Cd-Pb復(fù)合污染淡灰鈣土中，CM600添加量為1%和3%時，對污染淡灰鈣土pH值的影響沒有差異；添加三種生物炭提高了淡灰鈣土的EC值，不同生物炭、不同添加量對淡灰鈣土EC值的增加效果不同，兩種污染淡灰鈣土中BS600處理組中EC值的增加幅度最大；三種生物炭對兩種污染淡灰鈣土CEC的影響效果不同，部分處理組的C

8、EC甚至降低。相關(guān)性分析表明，BS-Cd和CM-Cd處理組中， pH值對殘渣態(tài)Cd起主要促進作用; BS-Cd+Pb、CM-Cd+Pb、LS-Cd和LS-Cd+Pb處理組中，TOC對殘渣態(tài)Cd含量影響最大。添加生物炭的兩種污染淡灰鈣土中，殘渣態(tài)Cd含量與TOC、pH和EC均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。這表明添加生物炭的兩種污染淡灰鈣土TOC值、pH值和EC值是影響重金屬Cd穩(wěn)定化過程的重要參數(shù)，pH值升高、TOC和EC值增大，

9、促使殘渣態(tài)Cd含量升高，使得淡灰鈣土中Cd的遷移性和潛在的生物毒性降低。此外，除了BS-Cd和LS-Cd+Pb處理組，其他污染淡灰鈣土CEC與殘渣態(tài)Cd含量均無相關(guān)性。
　?。?）生物炭對兩種污染淡灰鈣土含水量和速效養(yǎng)分（堿解氮、速效磷和速效鉀)含量產(chǎn)生一定影響。研究結(jié)果表明，添加 LS600和 BS600增加了兩種污染淡灰鈣土風(fēng)干土壤的含水率，且隨著生物炭添加量的增加，風(fēng)干土壤含水率也逐漸增加，CM600對污染淡灰鈣土的含水率影

10、響效果不穩(wěn)定。添加不同生物炭對兩種污染淡灰鈣土堿解氮含量的影響差異較大，生物炭不同、添加量不同，污染淡灰鈣土中堿解氮含量也不同。添加CM600和BS600能夠增加淡灰鈣土速效磷含量，隨著生物炭添加量的增加，淡灰鈣土速效磷含量也逐漸增加，CM600對污染淡灰鈣土速效磷的影響效果顯著；LS600對污染淡灰鈣土速效磷的增加效果不明顯也不穩(wěn)定。添加生物炭可以提高污染淡灰鈣土的速效鉀含量，Cd單一污染淡灰鈣土中，速效鉀含量隨著生物炭添加量的增加而