收藏本站
《南京农业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物质炭对污染土壤水稻、小麦籽粒镉、铅吸收的影响

左静  
【摘要】:随着工业的发展及农作中农药化肥的大量使用,农田土壤受到重金属等污染的现象日趋严重。而水稻、小麦作为我国的主要粮食作物,在污染土壤上,稻米和小麦对重金属的吸收、积累使其品质安全受到严重威胁,进而通过食物链危及人类身心健康。使得人们越发重视对土壤环境治理以及农产品安全的防护,因此,降低小麦、稻米重金属富集的农田技术措施显得格外重要。生物质炭是作物秸秆等生物质材料在限氧或无氧条件下经低温或相对低温(700 ℃)热裂解而产生的一种含碳丰富、难溶、稳定、高度芳香化的固体物质,以其致密的微孔结构和巨大的比表面积以及极强的吸附能力而被用作吸附材料;同时,其高pH值和较强的离子交换能力,使得其对重金属离子具有极强的络合、螯合等固定作用,从而有效降低土壤重金属的作物富集,在控制和治理土壤重金属污染方面具有广阔的应用前景。本研究以水稻为对象,按质量比分别施用0、1%、2%的小麦秸秆生物质炭,研究Cd、Zn复合污染下,生物质炭对土壤Cd、Zn生物有效性的以及水稻对Cd、Zn吸收的差异;同时,以小麦为对象,选择Cd、Pb污染旱地,基于三年的田间试验,一次性分别施用0、20、40t/hm2的小麦秸秆生物质炭,探究生物质炭对污染土壤重金属有效性和作物吸收的影响以及生物质炭影响作用的持效性,以期为生物质炭在农业土壤重金属污染治理上的应用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)无论旱地还是水田,施用生物质炭均能显著改善土壤理化性质,提高土壤pH值及土壤有机碳含量,其中盆栽实验的土壤有机碳含量随施炭量的增加而增加,增幅范围为33.47%-114.63%,为水稻及小麦的生长提供良好条件,保证了水稻及小麦的稳产。(2)Cd、Zn单一污染土壤中,均在土壤Cd、Zn浓度较高时,施加生物质炭能显著降低土壤CaC12-Cd及CaC12-Zn的含量,其中CaC12-Cd的降幅分别为22.99%和17.77%;CaC12-Zn的降幅分别为28.89%和18.63%,但不同施炭量之间无显著差异。对于Cd-Zn复合污染,生物质炭对土壤Cd污染水平较高时其作用更为明显,最大降幅为50.92%,但随着Zn浓度的增加,作用效果有所减弱;同样,对Zn的作用效果也随Cd浓度的增加而有所减弱。(3)Cd、Zn单一污染土壤中,随着土壤中Cd浓度的增加,生物质炭对籽粒及根中Cd吸收的抑制作用减弱,最终主要表现为对茎秆Cd吸收的抑制,与对照相比,生物质炭对籽粒、茎秆及根中Cd的最大降幅分别为29.41%、42.85%、43.89%。(4)在Cd-Zn复合污染时,随着土壤Zn浓度的增加,施炭处理对籽粒Cd的抑制作用越明显;而随着土壤Cd浓度的增加,生物质炭对水稻根Zn的抑制作用有所降低,其中土壤Cd达到最大模拟浓度Cd3时,施炭处理与对照之间的根Zn含量无显著差异,但籽粒Zn含量与根Zn含量无相关性;而Cd、Zn在水稻植株的总体分布特征表现为:根茎秆籽粒。(5)生物质炭对小麦籽粒Cd、Pb吸收的抑制作用因受到土壤污染程度及施炭量的影响,对籽粒Cd吸收的影响以高施炭处理作用效果最佳,其中,各处理的SN和JZ的小麦籽粒Cd含量分别为0.19-0.29 mg kg-1和0.28-0.35 mg kg-1,仍高于国家食品安全标准限值(0.1 mg·kg-1)。连续三年里生物质炭对籽粒Cd吸收的影响以第三年的高施炭量低污染水平的作用效果最佳,小麦籽粒Cd含量降幅达17.39%;对籽粒Pb吸收的影响,以低施炭量低污染水平的作用效果最佳,连续三年籽粒Pb含量较对照显著降低27.78%、30.77%、67.19%,呈增长趋势。(6)生物质炭对小麦Cd、Pb的吸收影响最初主要是通过提高土壤pH值及有机碳含量而降低土壤Cd、Pb的生物有效性,充分发挥了生物质炭的石灰效应。其中,在第一年的B40处理较对照两试验点的CaCl2-Cd和CaCl2-Pb含量分别显著降低17.64%、49.72%和26.68%、47.18%;受自然条件及时间变化的影响,生物质炭在连续三年里的作用效果波动较大,并且Cd、Pb因自身性质的差异,影响程度也有所不同。其中以土壤Cd、Pb形态的变异较大,相较于第一年,2015年两地CaCl2-Cd和CaCl2-Pb含量最大分别增加了 3.44、0.25倍和5.01、6.89倍;2016年两地CaCl2-Cd和CaCl2-Pb含量最大分别增加了 13.01、3.98和0.88、1.43倍。土壤CaCl2-Cd含量在连续三年里呈增长趋势,增幅分别达160%和210%。(7)受到包括生物质炭在内的多种因素的影响,土壤Cd、Pb的形态随时间发生巨大的变化。其中Cd的第一年各形态分布主要以酸可溶态(F1)为主,占总量(F1+F2+F3+F4)的60%以上,随着时间的延长,酸可溶态的占比逐年减少,可还原态(F2)则在逐年增长。石牛的Cd的有效态含量(F1+F2+F3)随着时间的变化由最初的90%下降至61%;而贾庄的同一值则一直保持在84%左右。Pb在三年中各形态之间的转化较小,主要都是以F2,即铁锰结合态为主,而碳酸盐结合态占比最少,可氧化态在连续三年中的波动较大。但对于石牛试验点而言,生物质炭的施用,在第二年开始,在一定程度上提高了其残渣态(F4)含量,其中B40处理的有效态含量(F1+F2+F3)的比例从86%显著降低到79%;但其在贾庄试验点的作用效果并不显著,其残渣态含量并无明显变化,仅表现为酸可溶态向可还原态的变化。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X53;X503.231

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马安明;刘海宁;;我国污染土壤修复技术研究进展[J];山东化工;2018年08期
2 武瑞平;薛金辉;王中慧;任宏瑞;;腐殖酸对铅污染土壤中油菜生长的影响[J];山东化工;2016年23期
3 陈盛余;赵丹丹;左卫元;史兵方;;狗牙根、野古草对萘和蒽污染土壤的修复[J];安全与环境学报;2016年06期
4 胡丽萍;周国兴;金丽华;刘光敏;王一茜;何洪巨;;复合改良剂对铅污染土壤中小白菜品质的影响(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2017年01期
5 潘露露;李天然;蒲维肖;陈文清;;磷酸盐对铅污染土壤稳定化修复机理的研究[J];安全与环境工程;2017年03期
6 曾祖刚;;重庆市污染土壤现状及修复对策研究[J];低碳世界;2017年12期
7 赵慧坤;;典型化工污染土壤的微波修复技术研究[J];石化技术;2017年10期
8 王小晶;陈怡;唐静;张晓玲;王菲;王正银;;钾肥对铅污染土壤白菜生长及品质的效应[J];生态与农村环境学报;2016年02期
9 许倩;;热修复污染土壤专利技术综述[J];化工管理;2016年23期
10 郭帅;陈栋;许倩;徐茗娟;;污染土壤电动修复专利技术综述[J];化工管理;2015年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵雅平;;锶污染土壤中微生物的分离和筛选[A];中国原子能科学研究院年报 2013[C];2014年
2 蔡婷;王新伟;;污染土壤中稠油降解菌的筛选及产剂性能表征[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集[C];2015年
3 张慧;党志;易筱筠;杨琛;;玉米修复芘污染土壤的初步研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
4 孙青;唐景春;;胜利油田污染土壤的生态毒性评价[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年
5 刘娟;高彦征;;PAHs污染土壤的微生物基因组学研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 高志明;涂耀埏;刘仲康;林伟志;陈若瑛;;二噁英污染土壤之生物整治成效及降解机制评估:由实验室到实场之整治设计[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷)[C];2013年
7 高崇林;朱宏勇;杨新领;;对放射性污染土壤的治理与修复技术研究[A];2013第一届中国指挥控制大会论文集[C];2013年
8 杨利芝;徐宏勇;刘勇弟;蔡兰坤;;生物泥浆反应器法修复污染土壤的强化手段[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年
9 杨娟娟;魏成熙;孙海涛;;铅污染土壤有机肥对土壤酶活性的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
10 万小岗;王巍;习成成;;铀污染土壤淋洗去污实验研究[A];中国核学会核化工分会放射性三废处理、处置专业委员会学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王晶晶;全国政协委员、民建天津市委副主委孙太利:建立专项责任人制加强污染土壤治理[N];中国经济时报;2019年
2 特派两会记者 张伟超;因地制宜修复矿山污染土壤[N];中国黄金报;2019年
3 本报记者 许珂;合江套同兴社区污染土壤“重获新生”[N];衡阳日报;2018年
4 上海谭雅环境科技有限公司总经理 虞正平 上海经济管理干部学院教授 朱林兴;应当重视污染土壤的修复[N];社会科学报;2017年
5 本报通讯员 葛晶晶 张明媛;责令两被告限期修复污染土壤[N];中国环境报;2018年
6 罗岳平 肖金 田耘;修复污染土壤要打好组合拳[N];中国环境报;2018年
7 本报记者 刘秀凤;环保企业能否做好城市管家?[N];中国环境报;2017年
8 黄东 中国环境科学学会理事 中环本源环境科技有限公司董事长;污染土壤的修复对策[N];世界金属导报;2017年
9 通讯员 陈彩燕 记者 解丽达;大城县发布渗坑治理方案[N];河北日报;2017年
10 徐婷;植物萃取技术——农田污染土壤的良药[N];中国环境报;2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐辉;放射性污染土壤中钚的赋存形态及去污技术研究[D];清华大学;2017年
2 李蕊;有机污染土壤的低温等离子体修复方法及机理研究[D];东华大学;2017年
3 何炜;汽油和柴油污染土壤通风修复试验研究[D];中国地质大学(北京);2007年
4 崔卫华;汽油污染土壤的SVE修复方法研究[D];中国地质大学(北京);2007年
5 兰晓玲;铅污染土壤对植物生长固土机制及力学特性的影响[D];山西农业大学;2016年
6 王碧玲;含磷物质修复铅锌矿污染土壤的机理和技术[D];浙江大学;2008年
7 林莉;典型化工污染土壤的微修复技术研究[D];华中科技大学;2010年
8 荣丽杉;铀污染土壤的植物—微生物修复及其机理研究[D];南华大学;2015年
9 万金忠;有机氯杀虫剂污染土壤的化学淋洗修复研究[D];华中科技大学;2011年
10 高霏;二硝基二甲苯污染土壤和地下水的修复实验研究[D];中国地质大学(北京);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 左静;生物质炭对污染土壤水稻、小麦籽粒镉、铅吸收的影响[D];南京农业大学;2017年
2 王健;磷酸盐和硫化亚铁微粒对铅污染土壤联合修复试验研究[D];重庆大学;2017年
3 李阳帆;EDTA对地被竹的Pb吸收和积累的影响研究[D];四川农业大学;2017年
4 赵建;PMS高级氧化异位修复2,4-DCP污染土壤及后续废水处理的研究[D];吉林大学;2018年
5 杜小称;固化法修复土壤重金属铅、镉及其稳定性研究[D];郑州大学;2018年
6 陈翔欣;鳌合诱导玉米提取修复Pb、Tl污染土壤的渗漏及地下水环境影响[D];广州大学;2018年
7 唐莹莹;水培驯化对吊兰修复铅污染能力的影响研究[D];安徽师范大学;2018年
8 郑黎明;EDDS螯合诱导对Cd胁迫下荻生长和Cd积累的影响[D];安徽师范大学;2018年
9 陈威;博落回和竹柳间作修复铀污染土壤的研究[D];南华大学;2018年
10 史克油;模拟核试验场An~(4+)污染土壤的微波处理及稳定性研究[D];南华大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026