生物炭在典型土壤汞污染農田治理修復的實驗研究.pdf

1、隨著中國農田土壤汞污染問題的不斷擴大和污染程度的加劇，對重金屬汞污染土壤的修復已成為社會當前的首要任務，汞污染也成為研究的熱點。但由于汞的特性，長期停留在土壤中，微生物無法降解，目前沒有適宜的修復技術。生物炭材料具有比表面積高、豐富的含氧官能團、較高pH值等特性，適宜作為為重金屬吸附鈍化材料，同時具備吸附效果突出、生產成本低、固廢資源化利用等優(yōu)點，同時又可作為土壤改良劑，提升土壤肥力和持水能力。利用生物吸附材料對汞污染農田開展研究。

2、r>　　本研究以貴州萬山汞礦區(qū)萬山鎮(zhèn)核桃樹和熬寨村兩農田土壤為治理修復的目標，選取了不同原材料制備的生物炭作為鈍化材料。首先進行了生物炭材料的基本表征，又通過土壤培養(yǎng)實驗和小白菜盆栽實驗研究了添加不同生物炭對土壤的基本理化性質的影響及有效態(tài)汞吸附規(guī)律并采用拋物線擴散方程、Elovich方程、權函數方程、Freundlich修正式、指數方程進行擬合;土壤汞有效態(tài)與土壤pH、生物炭添加比例之間的相關性，土壤汞有效態(tài)與小白菜的根、莖葉及兩者之

3、和的汞含量進行相關性分析，并結合生物炭材料的特征分析植物體內汞含量降低的因素;以土壤有效態(tài)汞含量、植物體內的汞含量兩種指標為依據，最終篩選出鈍化效果的核桃殼生物炭。為了解該生物炭吸附土壤重金屬汞的穩(wěn)定性，故對其進行土壤淋溶試驗。經上述實驗分析，得到以下幾點主要結論:
　　1.辣椒秸稈、稻殼、核桃殼、松木、稻桿5種生物炭的pH值均在8以上，呈現不同的堿性，椰殼生物炭pH值為4.35左右，呈現酸性;不同生物炭主要含有C、O兩種元素，C

4、含量基本在70％～90％，O含量分布在5％～20％，辣椒秸稈、稻殼的氧元素含量比其他生物炭的高，原因是含有豐富的含氧基團;核桃殼、椰殼生物炭均具有微孔洞，具有較大比表面積;紅外光譜圖表明不同類型的生物炭的表面基團種類大致相同，主要含-OH、-C-H等，辣椒和稻桿兩種秸稈類生物炭含有C-O-C數量相對較多。
　　2.①兩種類型土壤pH值大小與添加生物炭的類型、比例有關。其中，辣椒生物炭能顯著提高土壤pH(約0.35～1.15個單位)

5、，椰殼炭對土壤pH基本沒有影響，且pH值均隨著添加比例的增大而增大，原因是辣椒生物炭自身呈現較強的堿性。
　?、诹N生物炭對高、低濃度汞污染土壤有效態(tài)Hg含量均有降低效果。隨培養(yǎng)時間的增長，吸附效果越好;添加同比例的生物炭中，核桃殼生物炭對汞有效態(tài)的降低率最大，培養(yǎng)至100天時，降低率最大為97.14％（7％的添加比例）;椰殼炭處理的兩種土壤中有效態(tài)Hg含量與炭的添加比例、土壤pH不存在相關性，其余各種炭的處理存在較好地負相關。<

6、br>　　3.①盆栽實驗數據表明，生物炭的輸入改善植物生長條件、提高作物產量，并明顯提高土壤的pH和有機質含量。熬寨村農田土壤種植的小白菜，與空白組相比，核桃殼生物炭提高產量10.2倍（3％含量）和12倍（5％含量）。此兩種土壤中，辣椒秸稈炭對土壤pH提高顯著，松木炭對土壤有機質影響最大。
　　②六種生物炭對植物體內的汞含量均有降低作用。其中5％添加比例的核桃殼生物炭效果最好，高濃度根部降低率達60.13％，莖葉降低64.86％，

7、低濃度根部降低70.37％，莖葉降低78.02％。椰殼炭次之，高濃度中根部降低52.53％，莖葉降低61.38％，低濃度根部為54.95％，莖葉降67.03％。其余四種炭的高濃度根部降低率范圍為27.22％～40.51％，莖葉降低為37％～50％，低濃度根部降低為40％～50％，莖葉降低40％～46％。另外，土壤有效態(tài)Hg與小白菜體內汞存在正相關性，植株體內汞含量來自土壤中有效態(tài)。
　　4.土柱淋溶實驗表明，在pH=3.5淋溶液淋