生物质炭对不同土壤中PAEs-重金属吸附/解吸及其迁移行为的影响

摘要

目前，我国已跻身为世界设施农业大国，大量的塑料薄膜被用于地膜和棚膜覆盖等生产活动。由于塑料薄膜中含有20％～60％的塑化剂(如PAEs)和少量稳定剂（Cd和Pb），随着种植年限的增加，易释放到土壤环境中，造成农业土壤的PAEs-重金属复合污染;另外，过量水肥等问题也加重了土壤的复合污染问题，可使PAEs和重金属在淋溶作用下缓慢向下渗透，最终污染地下水。基于上述问题，本研究选取猪炭、法国梧桐炭和竹炭三种生物质炭，研究生物质炭种类、用量(0、0.5％、1％)对不同有机质含量土壤（高、低有机质土壤）吸附/解吸PAEs-重金属的影响，以及PAEs-重金属在土壤中淋溶作用的影响，阐明生物质炭对不同土壤吸附固定PAEs-重金属的规律，明确PAEs-重金属在土壤中吸附/解吸的交互作用，为进一步研究生物质炭修复PAEs-重金属复合污染土壤提供理论依据。主要结论如下:　　(1)施加猪炭、法国梧桐炭和竹炭可提高土壤pH、电导率和有机碳含量，且在低有机质土壤中效果更明显。邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、Cd和Zn在土壤中的吸附/解吸机制不同，土壤对DEP的吸附/解吸过程可用Freundlich等温吸附模型拟合，而Langmuir等温吸附模型更适合描述土壤对Cd和Zn的吸附/解吸过程，高有机质土壤对DEP、Cd和Zn的吸附能力大于低有机质土壤。施加猪炭和法国梧桐炭可显著(P＜0.05)提高土壤对DEP的吸附能力，且随施加量的增加呈增加趋势。另外，施加猪炭也可显著（P＜0.05）增加土壤对Cd和Zn的吸附量，但法国梧桐炭仅增加低有机质土壤对Zn的吸附量。溶液中存在Cd和Zn时，可降低土壤对DEP的吸附能力，尤其是低有机质土壤;而DEP可降低猪炭处理下土壤对Cd和Zn的吸附量。施加猪炭和法国梧桐炭可降低土壤对DEP的解吸量，无解吸滞后现象，但添加Cd和Zn后，施加生物质炭的土壤对DEP存在正解吸滞后效应，DEP易发生解吸。　　(2)与对照相比，施加猪炭和竹炭可显著（P＜0.05）降低低有机质土壤中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、Cd和Pb的淋失量，且猪炭的效果比竹炭明显，而高有机质土壤处理无显著差异。低有机质土壤中DBP、Cd和Pb三者共存时，Cd和Pb可增加猪炭处理下DBP的淋失量，但竹炭处理下DBP的淋失量降低。另外，施加猪炭和竹炭可显著(P＜0.05)增加土壤中DBP的残留量，其中低有机质土壤中DBP的残留量比高有机质土壤高;猪炭还可显著（P＜0.05）降低土壤中Cd和Pb的有效态含量，而高有机质土壤处理和竹炭处理则无显著差异。　　综上所述，施加生物质炭对可增强土壤对PAEs-重金属的吸附能力，并降低其在土壤中的淋失量，其中猪炭对PAEs-重金属的吸附能力大于法国梧桐炭和竹炭;土壤有机碳影响生物质炭对PAEs-重金属的吸附固定作用，相同条件处理下，在低有机质土壤中效果更明显，且随施加量的增加呈增加趋势;重金属离子可降低土壤对PAEs的吸附能力，促进PAEs在土壤中的淋失。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 设施农业土壤PAEs和重金属污染现状及其危害

1．2 土壤中PAEs和重金属的迁移性

1．3 生物质炭制备工艺和性质

1．4 生物质炭对土壤中污染物吸附／解吸及其迁移性的影响

1．4．1 生物质炭对土壤中PAEs和重金属的吸附机理

1．4．2 生物质炭对土壤中PAEs和重金属解吸过程的影响

1．4．3 生物质炭对土壤中PAEs和重金属迁移行为的影响

2 研究背景与研究内容

2．1 研究背景

2．2 研究内容

2．2．2 生物质炭对PAEs-重金属复合污染土壤中污染物淋溶作用的影响

2．3 研究目标

2．4 技术路线

3 生物质炭对不同土壤中DEP、Cd和Zn吸附／解吸行为的影响

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 供试材料

3．2．2 试验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 猪炭和法国梧桐炭的基本性质和表面特征

3．3．2 生物质炭对土壤基本理化性质的影响

3．3．3 生物质炭对DEP和Cd、Zn在土壤中吸附／解吸行为的影响

3．4 本章小结

4 生物质炭对不同土壤中DBP、Cd和Pb迁移转化的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 供试材料

4．2．2 试验设计

4．2．3 淋溶试验

4．2．4 分析方法

4．2．5 数据处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 生物质炭对土壤理化性质的影响

4．3．2 生物质炭对土壤中DBP、Cd和Pb淋失量的影响

4．3．3 生物质炭对土壤中Cd和Pb有效态含量的影响

4．3．4 生物质炭对土壤中DBP残留量的影响

4．3．5 土壤中DBP残留量的多因素方差分析

4．5 本章小结

5 结论、创新点与研究展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 研究展望

参考文献

个人简介

致谢