氮肥施用对生物炭修复农田污染土壤效果的影响研究

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中文摘要：生物炭作为一种环境功能材料可被用于土壤改良、土壤重金属、有机污染物修复中。本文通过吸附实验、土壤培养实验、植物栽培实验研究生物炭对Cd、As、草甘膦复合污染土壤的肥力、污染物修复效果、土壤酶活性影响，具体为:首先开展了土壤培养试验和植物栽培实验，研究生物炭对Cd、As和草甘膦复合污染土壤的修复效果，比较芦苇生物炭的添加对土壤理化性质（pH、CEC、有机质）、土壤酶活性（脲酶、过氧化氢酶、FDA水解酶）、土壤中Cd、As修复效果的影响，通过吸附实验研究了生物炭、土壤对草甘膦吸附性能，并探究草甘膦在土壤中残留量的变化情况，通过植物栽培实验探究生物炭对青菜生长状况及重金属吸收的影响;然后进一步通过氮肥与生物炭复施培养实验，研究氮肥对生物炭修复重金属(Cd、As)效果和土壤理化性质（pH、CEC、有机质）的影响。主要结论如下: (1)生物炭对复合污染土壤的修复。芦苇生物炭(550℃)提高了复合污染土壤的pH、CEC和有机质。培养第11周时，与对照组相比，高、低污染水平土壤的pH分别显著提高了13.29％和13.26％(P＜0.05);土壤CEC分别提高了7.17％和7.66％;土壤有机质含量分别提高了3.62％和6.20％。芦苇生物炭(550℃)提高了土壤的酶活性。培养第11周时，与对照组相比，高、低污染水平土壤的脲酶活性分别提高了19.99％和9.37％;过氧化氢酶活性分别显著提高了27.45％和20.30％(P＜0.05);FDA水解酶活性分别提高了4.77％和6.24％。芦苇生物炭(550℃)有利于Cd的固定，但对As有活化作用。与对照组相比，高、低污染水平土壤的TCLP-Cd分别显著下降了28.57％和20.00％(P＜0.05);TCLP-As分别升高了10.98％和2.89％。 Freundlich方程能更好的描述土壤对草甘膦的吸附，土壤对草甘膦最大吸附量为2529.772mg/kg;芦苇生物炭(550℃)对草甘膦的吸附小于土壤;施用芦苇生物炭的东山土壤对草甘膦吸附性能在一定程度上降低。对比两种处理下土壤草甘膦残留量变化情况，添加生物炭(5％)土壤中草甘膦含量均基本低于对照组（不添加生物炭）。 (2)植物栽培实验芦苇生物炭(550℃)提高了小青菜的产量和生物量，与对照组相比，高污染水平下，其产量和生物量分别增加了381.65％和336.11％，而在低污染水平下分别增加了52.94％、55.31％。生物炭可为小青菜的生长提供营养元素，也可改变土壤理化性质，促进小青菜的生长。各处理组砷的转运系数均小于1，BC1、CK1中镉的转运系数小于1;与对照相比，芦苇生物炭(550℃)的施用降低了小青菜地上部和地下部的镉含量，但提高了砷含量。 (3)氮肥（尿素）对芦苇生物炭(550℃)修复效果影响的研究与对照组(BC1、BC2)相比，高、低污染水平的土壤pH值分别显著降低了1.97％和2.12％，CEC分别降低了2.08％和0.08％，有机质分别降低了0.50％和2.28％。氮肥增加了生物炭修复土壤中的镉含量，降低了砷含量。与对照组(BC1、BC2)相比，高、低污染水平的土壤TCLP-Cd分别升高了2.92％和3.79％;TCLP-As分别降低了2.72％和0.38％。

作者：

牛晓丛

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关键词：

土壤污染生物炭修复氮肥施用重金属含量理化性质

授予学位：

硕士

学科专业：

环境科学

导师：

梁媛

学位年度：

2018

学位授予单位：

苏州科技大学

语种：

中文

中图分类号：