生物炭对紫色土中涕灭威吸附特性及田间阻控试验研究

摘要

过量施用的农药由农田向水体迁移，并逐渐成为面源污染研究的新热点。生物炭作为环境友好型吸附剂，能够有效吸附土壤中的农药，控制农药在土壤中的迁移。本论文选择涕灭威及其有毒降解产物为研究对象，以施加生物炭的坡耕地紫色土为供试土壤，通过吸附平衡实验以及非饱和瞬变水流实验揭示生物炭对紫色土中涕灭威、涕灭威亚砜和涕灭威砜的吸附固定的影响机制。根据坡耕地的地形优势，提出控制坡耕地杀虫剂流失的新型原位拦截技术—“地埂式生物炭可渗透反应墙”。而后建立野外坡耕地试验小区，监测试验小区中涕灭威的迁移流失，考查地埂式生物质炭反应渗透墙控制杀虫剂流失的实际效果。研究结果为紫色土地区农药风险评估以及生物炭在土壤农药污染治理中应用的可行性评估提供理论依据。主要结果如下:
　　(1)涕灭威、涕灭威亚砜和涕灭威砜在紫色土的吸附表现为先快吸附后慢吸附。紫色土对目标污染物的吸附性较弱，平衡吸附量均低于初始投加量的20％，吸附动力学和热力学分别符合Elovich方程和Freundlich方程。
　　(2)分别添加不同量的生物炭到紫色土中，研究施炭量对施炭土吸附目标污染物的影响。结果表明:秸秆生物炭施加对紫色土吸附涕灭威、涕灭威亚砜和涕灭威砜有促进作用，当施炭量为0g/kg～50g/kg时，施炭土吸附三种污染物的量与施炭量呈线性正相关。施炭土吸附污染物强弱顺序为:涕灭威＞涕灭威砜＞涕灭威亚砜。
　　(3)将两种施炭土(施炭量为10g/kg、50g/kg)置于田间干湿交替老化半年后，老化施炭土对三种污染物的吸附减弱。老化生物炭的孔隙结构坍塌破裂，K+和有机组分随土壤水分淋失，O∶C比增加，稳定性增强。
　　(4)涕灭威在土壤环境中快速降解生成涕灭威亚砜和涕灭威砜。紫色土对涕灭威、涕灭威亚砜和涕灭威砜的吸附较弱，三者易随土壤水分的运移向深层土壤与水体中迁移。
　　(5)野外坡耕地实验小区末端建立生物炭可渗透反应墙，监测径流以及土壤中涕灭威的浓度，结果表明:生物炭可渗透反应墙对涕灭威有一定的截留固定作用，可将其用于阻控地表径流和渗漏水中农药的扩散。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 我国土壤农药污染现状

1．1．2 紫色土坡耕地系统中农药的迁移

1．1．3 生物炭的性质与环境效益

1．1．4 生物炭在土壤中的老化

1．1．5 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生物炭对土壤性质的影响研究现状

1．2．2 生物炭对土壤中农药吸附行为的影响研究现状

1．2．3 老化对生物炭吸附性能的影响研究现状

1．3 研究目标

1．4 研究内容与方法

1．5 研究技术路线

第2章 涕灭威在施炭紫色土中的吸附动力学与吸附热力学研究

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验方法

2．2．3 数据处理

2．3 生物炭及供试土壤的理化性质

2．4 标准曲线

2．5 吸附动力学

2．6 吸附热力学

2．7 本章小结

第3章 采用非饱和瞬变水流实验方法研究涕灭威在紫色土中的吸附特性

3．1 引言

3．2 实验原理

3．3 材料与方法

3．3．1 实验材料

3．3．2 实验方法

3．4 非饱和水状态下涕灭威在供试土壤中的吸附特性

3．5 本章小结

第4章 生物炭反应墙对紫色土中涕灭威阻控的田间试验

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 试验材料

4．2．2 试验方法

4．3 涕灭威在土壤中的分布

4．4 地表径流以及渗漏水中涕灭威的浓度变化

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表论文