【摘 要】
:
土壤镉污染是重要的环境问题,会造成粮食减产和降低农产品品质。生物炭因其来源广泛、成本低廉、效果明显等特点被广泛应用于土壤重金属污染的修复。低分子有机酸是植物根系分泌物的主要成分,会与土壤中的重金属发生反应,影响重金属的迁移性。活性基团较多的低分子有机酸也常用于生物炭改性,提高生物炭对重金属的吸附能力。鉴于低分子有机酸对镉和生物炭双重作用,土壤含有的低分子量有机酸必然会对生物炭的吸附及重金属的钝化效
论文部分内容阅读
土壤镉污染是重要的环境问题,会造成粮食减产和降低农产品品质。生物炭因其来源广泛、成本低廉、效果明显等特点被广泛应用于土壤重金属污染的修复。低分子有机酸是植物根系分泌物的主要成分,会与土壤中的重金属发生反应,影响重金属的迁移性。活性基团较多的低分子有机酸也常用于生物炭改性,提高生物炭对重金属的吸附能力。鉴于低分子有机酸对镉和生物炭双重作用,土壤含有的低分子量有机酸必然会对生物炭的吸附及重金属的钝化效果产生一定的影响。因此,低分子有机酸的合理施用对生物炭修复镉污染土壤及蔬菜安全生产具有一定的理论价值和实际意义。在本研究中,通过添加低分子有机酸模拟不同条件下的污染环境,分析其对生物炭吸附重金属能力、土壤理化性质、养分含量、酶活性、重金属钝化效果、油菜吸收积累重金属能力的影响,评估环境条件变化时重金属钝化修复的稳定性,探究低分子有机酸最佳施用顺序、种类和浓度,分析重金属修复的长期稳定性,进一步提高生物炭的实际应用价值。主要研究结果如下:(1)批吸附试验结果显示低分子有机酸添加顺序影响生物炭对镉的吸附量。低分子有机酸和生物炭同时添加、先于或后于生物炭添加,均可提高生物炭对镉的吸附量。但先添加低分子有机酸与生物炭后添加Cd2+处理组中生物炭的吸附量明显降低其它三个处理组,且三种酸的影响顺序为:苹果酸>酒石酸>柠檬酸。比较反应前后生物炭的理化性质,发现低分子有机酸可使生物炭含氧官能团的含量提高0.64-4.40 mmol·g-1;阳离子交换量提高14.20-37.54cmol·g-1;零电荷点降低1.21-3.57;XRD分析结果显示,生物炭经过低分子有机酸处理后,表面结晶结构发生变化,部分Cd6P7和K2Cd Cl4衍射峰消失。(2)土壤培养试验结果显示低分子有机酸对生物炭修复镉污染土壤有促进作用。比较低分子有机酸添加顺序对土壤性质的影响,确定先添加生物炭后添加入低分子有机酸(5mmol·g-1)效果最明显,土壤p H提高0.69-0.71,阳离子交换量提高4.67-18.27 cmol·kg-1,速效P提高26.23-30.62 mg·kg-1,速效K提高163.33-178.64 mg·kg-1,土壤脲酶活性提高3.24-5.18 mg·g-1·d-1,蔗糖酶活性提高4.48-6.24 mg·g-1·d-1,过氧化氢酶活性提高3.81-4.63 m L·g-1,土壤酶活性的几何平均值(GMea)提高2.10-2.53,土壤总酶活性(TEA)提高0.49-0.64,可交换态Cd含量降低3.32%-5.58%。且三种酸的影响程度顺序为:酒石酸>柠檬酸>苹果酸。Pearson相关性分析结果显示低分子有机酸的种类与交换态Cd呈显著正相关(p<0.05),低分子有机酸的添加顺序与脲酶活性、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、可交换态Cd、残渣态Cd呈显著正相关(p<0.05);主成分分析显示低分子有机酸种类与碱性磷酸酶活性、可交换态Cd、脲酶活性、蔗糖酶活性呈正相关,低分子有机酸添加顺序与土壤残渣态Cd、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性、可交换态Cd呈正相关。(3)盆栽试验结果显示最佳低分子有机酸添加顺序下生物炭可以有效钝化土壤中的镉并降低油菜对镉的积累。相比单独施用生物炭,先施用生物炭再添加低分子有机酸可明显降低油菜体内的镉含量,均低于国家限值标准(0.20 mg·g-1),且随低分子有机酸浓度升高(7.5mmol·kg-1)而进一步降低至0.14-0.17 mg·g-1范围内,三种酸的影响程度顺序为:柠檬酸>苹果酸>酒石酸。低分子有机酸的加入对种植条件下的修复更有利。柠檬酸浓度为5 mmol·kg-1的盆栽土壤中残渣态镉含量为20.67%,比上述非盆栽土壤提高2.48%;碱性磷酸酶活性为2.97 mg·g-1·d-1,比上述非盆栽土壤提高90.38%。Pearson相关性分析显示低分子有机酸种类与土壤可交换态Cd呈显著正相关(p<0.05);主成分分析结果显示低分子有机酸种类与油菜Cd含量、可交换态Cd呈正相关,低分子有机酸浓度与可交换态Cd呈正相关。综上所述,低分子有机酸对生物炭吸附和钝化重金属均有一定的促进作用,在水体中同时添加或先添加低分子有机酸再添加生物炭均可以提高生物炭对镉的吸附量;土壤中先添加生物炭后添加低分子有机酸可以提高土壤重金属的稳定性,减少土壤重金属活化的风险;盆栽条件下先添加生物炭再添加高浓度低分子有机酸(7.5 mmol·g-1)可最大程度地降低土壤镉的生物有效性,减少油菜对镉的积累。这些结果对于优化生物炭在修复农田重金属污染方法具有重要意义。
其他文献
水稻是世界上重要的粮食作物,它养活了世界上一半以上的人口,我国更是有60%以上的人口以大米为主食,可以说水稻产量关乎着我国粮食生产安全,因此提升水稻产量对于我国有重要的积极意义,而对水稻进行准确的估产预测是其中的一个重要途径。本文利用无人机进行影像数据采集,提取植被指数,与水稻生长参数相结合,对其相关性进行分析,提取相关性较高的指数,以此为基础搭建网格搜索-随机森林(GS-RFR)模型,提升水稻产
耕地利用效益是耕地利用系统功能发挥程度的现实表征,可以有效反应出耕地利用过程中其经济、社会和生态功能对利用主体带来的效果和利益。东北黑土区作为国家重要的粮食主产区,其耕地利用效益的好坏不仅影响到该地区农业农村发展和农民收入水平,更直接关系到我国的粮食安全保障问题。当前,人们对于农业产品的需求随着工业化和城镇化的发展日益增加,我国东北黑土区的耕地资源也因掠夺式的开发经营而出现了严重退化,保护和合理利
耕地利用效率指耕地资源的投入要素在农业生产的过程中转化为农业产出的能力。耕地利用效率的高低直接影响到农民的收入水平及区域农业的发展质量。东北黑土区是我国重要的粮食主产区,有着十分关键的战略地位。随着近年来黑土区开发利用进程的推进,农业现代化水平不断提高。与此同时多年高强度耕作导致黑土资源退化、土壤侵蚀现象致使水土流失严重、过量使用农药化肥导致的生态环境恶化等问题逐步显现,耕地利用效率难以达到理想水
数字化车间是将智能识别技术与柔性制造技术、生产组织系统以及其他管理系统的信息进行高度集成,构成具有自动化性质和综合信息流的集成制造系统。针对国内航空发动机零部件检测车间相关设施不完备、数字化程度不高的问题,研究数字化检测车间的构建需求,提出面向智能制造的数字化检测车间总体架构和构建的关键技术,为相关企业规划和建设数字化检测车间提供可参考的方向和依据。
当今世界,全球的能源和环境短缺问题不可小觑。新能源利用与可持续发展逐渐登上世界进步的舞台,其中太阳能的利用更是关键。聚光型的太阳能使用方法可以将太阳光辐照度成倍增加并利用到小面积的聚光太阳能电池表面,这样就能够大幅提高发电功率;同时,小面积的光伏电池也降低了造价,在经济性问题上进一步减小了成本。虽然聚光有着以上优点,但是聚光型光伏发电系统却受着冷却问题的严重制约。目前广泛应用于光伏电池散热的冷却装
目的 基于系统评价对胆舒胶囊治疗慢性胆囊炎的有效性、安全性和经济性进行成本-效果评价。方法 检索中国学术期刊全文数据库(CNKI)、万方数据库(Wanfang Data)、维普中文科技期刊数据库(VIP)、中国生物医学文献服务系统(SinoMed)、PubMed、The Cochrane Library和Web of Science数据库中,关于胆舒胶囊的随机对照试验(RCT),检索时间为自建库起
变电站设备运行的可靠性直接关系到了整个电力系统运行的稳定性,随着红外热成像技术的发展与普及,国网运维部门也广泛应用此技术对变电站设备进行热故障检测,但随着运维部门采集的电气设备红外图像数据量的增加,利用人工对变电设备进行热故障诊断的效率降低。为提高红外巡检效率,针对变电站设备红外图像过多,人工筛查工作量大且热故障诊断效率过低的问题,本文以深度学习区域建议算法Faster R-CNN为研究基础,分析
在深入落实乡村振兴战略和国土空间规划体系变革的背景下,村庄规划由发展建设向实用管控转变,"多规合一"的实用性村庄规划成为新时期村庄规划的主要目标。基于此,本文通过回顾江西省村庄规划编制历程,在反思以往村庄规划不足的基础上,明晰实用性村庄规划的价值导向。同时,以九江市村庄规划试点实践为例,总结实用性村庄规划编制经验,提出村庄规划建设的行动方针及建议,以完善乡村规划的编制内容体系。
粮食安全关乎国家安全,当前阶段,我国粮食存量一直处于“紧平衡”状态。推进国家粮食安全产业带的建设成为当前农业生产的首要任务。近年来,农业农村部高度重视粮食供给问题,支持和发展多种农业组织形式多种粮、种好粮。在农业供给侧改革、中央全面实施乡村战略的背景下,发展和完善农业社会化服务是其目标内涵之一。许昌是国家粮食生产核心区的重要组成部分,本文以许昌市为研究区域,对国内外研究进行梳理之后,以农户行为理论
配电网作为电力系统中的重要组成部分,是输电网和用户侧之间的重要衔接。随着科技的发展和社会用电需求的与日俱增,配电网的规模和范围也越来越大,交错的线路越来越复杂,这也将伴随着系统中无功功率分布不均衡等问题。而无功功率的不足将会加大系统中有功功率损耗以及增加线路的压降,从而大大降低供电系统的安全性和稳定性。因此,有必要对配电网进行无功功率的优化,才能有效地降低无功功率不足带来的影响。配电网的无功优化是