欢迎来到360期刊网
客服电话:4006-587-789 客服在线时间:09:00~22:30(节假日不休息) 客服邮箱:360qikan@vip.163.com在线投稿:非工作时间点此在线提交您的稿件
当前位置: 首页 > 论文库 > 理工论文 >

生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的运用探讨

时间:2016-09-10 14:42来源:未知 作者:360期刊网 点击:

  生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的运用探讨

  王凡

  摘要:在土壤污染中,镉是一种毒性非常强的污染元素,而且非常容易进入人体,对人体健康产生危害。我国土壤镉超标的现象已经非常严重,找到一种快速有效的方法来治理该污染问题,已经迫在眉睫。生物炭是一种具有很强吸附能力的物质,能够将土壤中的重金属离子进行吸附与固定,而且可以改变土壤的物理性质与化学性质,提升其络合能力,从而解决重金属镉的污染问题。本文便运用实验的方式,通过模拟污染菜田,探究生物炭在土壤重金属镉污染治理中的运用。

  关键词:生物炭;土壤;重金属镉;吸附行为;污染治理

  重金属镉对土壤的污染不仅取决于总镉含量,还与其赋存形态相关,而生物炭的理化结构相对特殊,将其运用到土壤中,能够使土壤性质发生改变,从而使镉在土壤中的赋存形态发生变化,降低镉的活跃程度,从而达到污染治理效果。本实验主要模拟的是受到重金属镉污染的菜田,研究将生物炭加入到土壤中以后,其吸附行为对重金属镉所产生的短期与长期效应。

  一、实验材料

  实验土壤采样于某普通菜田,采样深度为5 cm,经测定,土壤中的总镉含量为0.19 mg/kg。实验所用的种子为普通油麦菜,对重金属镉有着较强的富集能力。实验所用的钝化剂为B-CSSH。实验试剂主要包括水合氯化镉、过氧化氢、硝酸、盐酸羟胺、醋酸铵、氯化钙、盐酸、氢氟酸、乙酸等。

  二、实验方法

  首先需要对样品土壤进行处理,通过人工方式,在样品中模拟出重度镉污染状态。先对样品土壤进行风干与研磨,分成两份,之后将氯化镉溶液分别加入到两份土壤中,使其中的总镉含量分别为1.5 mg/kg与2.5 mg/kg,充分搅拌后搁置7天。

  (一)重金属镉的提取与测定方法

  土壤中重金属镉的提取主要运用的是浸提法,具体包括氯化钙浸提、醋酸铵浸提以及乙酸浸提三种,其中,氯化钙浸提的具体方法为:先选取50 mL的离心管,之后将2g土壤样品放入其中,再加入20 mL浓度为0.01 mol/L的氯化钙溶液,保持25℃恒温条件下,连续震荡2小时,之后提取离心管中的上层清液,将其进行50倍的稀释之后,测定其中镉离子的含量。另两种方法与氯化钙浸提类似。

  (二)菜品种植与采样

  实验选取未被污染土壤与模拟污染土壤做比较,并在一部分样品中添加生物炭,一共设置了15盆样品,处理之后稳定7天。油麦菜种子在精心培育并追肥之后,每盆样品中选取两株健康幼苗,在第15天、第25天、第50天以及第75天时,分别采集菜品叶片与相应土壤,运用不同的浸提方式来提取其中的重金属镉,并通过平行试验来降低误差。

  (三)生物炭对土壤中镉的吸附影响

  实验采取已经放置6个月的样品土壤,将其确定为长期受重金属镉污染的土壤。实验组分为三个,向三个大烧杯中分别加入500 g土壤样品,其中一组不动,另外两组中分别加入生物炭与活性炭。之后向烧杯中加水,使水面比土壤面高5 cm,分别取土壤和表层水,前者运用醋酸铵浸提法进行有效态镉的浸提与测定,后者经抽滤之后,进行有效态镉的测定。在土壤取样时,前10个小时的取样周期为1小时,之后的取样周期为10小时,在7天之后,取样周期需要延长至3天,取样一共持续20天。

  三、实验结果

  (一)生物炭对镉的短期吸附效应

  在将生物炭添加到土壤中的7个小时之内,土壤中的有效态镉先降后升;表层水中的有效态镉先升后降,这说明在浇水之后,土壤中的重金属镉会从土壤进入到水中。通过对添加生物炭样品与未添加生物炭样品的对比,发现前者中有效态镉含量的上升幅度较小,而且随着时间的推移,呈现出下降趋势,这说明生物炭对土壤中有效态镉起到了良好的吸附作用。

  (二)生物炭对镉的长期吸附效应

  在两份样品土壤中分别加入单纯生物炭与生物炭钝化剂,并再搁置第60天与第120天时分别运用乙酸浸提法提取其中的有效态镉进行测定。结果显示,在加入单纯生物炭的土壤样品中,第60天时,有效态镉的含量减少了72.34%,第120天时,减少了76.51%;在加入生物炭钝化剂的土壤样品中,第60天时,有效态镉的含量减少了79.28%,第120天时,减少了84.160/0。单纯加入生物炭的样品中,有效态镉含量要大于加入生物炭钝化剂的样品,这说明生物炭不仅会对土壤中所含的重金属镉起到一定的钝化所用,而且,加入生物炭钝化剂的效果要比加入单纯生物炭的效果好。

  (三)生物炭在处理土壤重金属镉中的应用

  实验运用两组实验组进行对照,其一土壤中加入了生物炭,其二未经处理,分别运用上述三种浸提方式来提取有效态镉,在油麦菜生长的第15天、第25天、第50天以及第75天时分别测定其叶片中的镉含量与相应土壤中的镉含量。结果显示,加入生物炭组的油麦菜镉含量,随着时间的推移,含量升高趋势减缓,而未经处理组的油麦菜镉含量,则呈现出比较明显的升高趋势,这说明生物炭能够有效阻隔油麦菜对土壤中重金属镉的吸收。以生物炭为基础的黑土体系与钝化体系是当前两种主要的应用,能够充分利用生物炭的吸附能力,吸附土壤中含有的有效态镉,影响其赋存形态,让其从原本的有效态镉,转变成残渣态或可氧化态,降低植物对重金属镉的富集能力。与此同时,生物炭还能够改变土壤性质,使土壤的络合能力得到有效提升,调整土壤的酸碱性,使其更有利于植物生长。

  参考文献:

  [1]张又弛,李会丹,生物炭对土壤中微生物群落结构及其生物地球化学功能的影响[J].生态环境学报.2015

  [2]梁媛,李飞跃,施维林等j含磷材料及生物炭对复合重金属污染土壤修复效果与修复机理【J】.农业环境科学学报.2013

  (王凡:宝鸡职业技术学院,助教。)

在线投稿