热辐射以及生物质炭对土壤中铜、菲环境行为的影响研究

摘要

土壤上生物质(秸秆)的焚烧不仅会向土壤辐射热量,并且会引入一些外源有机质(生物质炭),这会导致土壤的理化性质以及组成结构的变化,进而影响土壤中污染物的环境行为。土壤是重金属以及多环芳烃(PAHs)的重要贮存库,研究生物质焚烧对土壤污染物环境行为影响对探究土壤中主要污染物迁移转换,保障人体健康方面有着十分重要的意义。
　　 本文主要做了以下工作:首先通过研究实验室不同温度处理土壤对铜离子的吸附作用,阐明了在没有外源生物质炭影响下热辐射对土壤中铜离子吸附行为的影响；其次,研究了生物质炭对土壤中铜离子以及菲吸附行为的影响；最后通过盆栽试验,研究了生物质炭对玉米吸收土壤中铜离子、菲的影响。总结起来可以得到以下结论:
　　 (1)经过热辐射处理的土壤对铜离子的吸附能力大小为CK>300℃>200℃:沼泽土(DS)中,200℃处理后土壤对铜离子最大吸附量分别比CK,300℃处理后的土壤降低了14.11％和8.67％；沙青土(MG)中,200℃处理后的土壤对铜离子最大吸附量分别比CK和300℃处理后的土壤降低了6.64％和2.86％。土壤对铜离子吸附能力大小改变与土壤受热辐射后DOC以及TOC的变化密切相关。
　　 (2)不同含水率秸秆燃烧制备的生物质炭理化性质有所不同,随着其含水率的降低,焚烧产生的生物质炭(炭A、炭B和炭C)的碳含量、C/N比和比表面积均增大。加入生物质炭后,土壤对菲以及铜离子的吸附能力都有一定程度的提高,加入炭A、炭B和炭C后,土壤对菲的最大吸附量M分别上升了18.18％、19.64％和26.23％,而对铜离子的最大吸附量M则分别上升了28.78％、29.40％和38.17％。
　　 (3)铜离子污染生物质炭对菲的吸附能力随着污染水平的提高而降低,当用铜离子饱和过的生物质炭(浓度为40000 mg·kg-1)作为吸附剂时,其对菲的最大吸附量降低了44.36％,这可能是由于铜离子与菲存在相同的吸附位点所致。
　　 (4)生物质炭的加入可以降低土壤中玉米幼苗对铜以及菲的吸收量并且效果十分显著:在污染土壤铜离子的浓度为100 mg·kg-1时,加入炭A,炭B和炭C后,玉米幼苗对铜离子的吸收量分别下降了13.16％、17.97％和27.36％；当土壤铜离子污染浓度为200 mg.kg-1时候,加入炭A、炭B和炭C后,玉米幼苗对铜离子的吸收量分别下降了13.06％、20.38％和26.12％；当土壤中铜离子污染浓度为500 mg.kg-1时候,加入炭A、炭B和炭C,玉米幼苗对铜离子的吸收量分别降低了15.44％、18.68％和25.28％。当土壤中菲的浓度为20 mg·kg-1时,加入炭A、炭B和炭C后,玉米幼苗对菲的吸收量分别减少了16.32％、26.20％和36.34％；当土壤中菲的浓度为50 mg·kg-1时,炭A、炭B和炭C后,玉米幼苗对菲的吸收量分别减少了11.97％、21.28％和38.10％。这可能是由于生物质炭的加入增强了土壤对污染物的固定作用。