蚓粪及其生物炭农用对土壤-蔬菜系统中Cu/Zn阻控效应差异

为开发蚓粪资源化利用新途径和有效防控土壤重金属迁移风险,以牛粪源蚓粪(CV)为原材料制备蚓粪基生物炭(CVC),并将其施用于种植油麦菜的Cu/Zn污染土壤,研究蚓粪及其生物炭对油麦菜生长、Cu/Zn含量及土壤中Cu/Zn有效性变化的影响.结果表明:蚓粪及其生物炭施用均可有效促进油麦菜的生长并降低其可食部位和根系中的Cu/Zn含量,且以蚓粪生物炭5%添加水平下的阻控效果最佳;同时,蚓粪生物炭较之蚓粪可以更为有效降低土壤有效态Cu、Zn含量及其生物有效性系数,且5%蚓粪生物炭添加水平下对土壤中Cu/Zn有效性的降低效应更加明显.因此,可以利用蚓粪生产生物炭用于菜地土壤重金属污染迁移风险的有效阻控.     

生物炭在土壤污染修复中的潜在作用

生物炭作为土壤改良剂和污染物吸附剂能够改良受重金属污染的土壤,因此受到国内外学者的普遍关注。在国内外研究生物炭改良土壤应用的基础上,概述了生物炭可影响土壤的理化性质和土壤污染物的稳定性,以及生物炭在土壤中可改变重金属的迁移转化行为和微生物群落的行为及其潜在作用,这对未来生物炭的大规模推广应用提供了参考,具有重要的现实意义。     

生物炭在矿区农田土壤中与镉的纵向共迁移行为

以广东韶关大宝山矿山废水污染的农田为研究对象,利用超纯水和甲苯/甲醇提取的溶解性有机质(DOM)的三维荧光光谱平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术,追踪荔枝树枝生物炭1年内在土壤层0~100 cm深度范围的迁移行为及其协同重金属镉(Cd)的纵向迁移性质. 结果表明:生物炭增加了0~60 cm深土壤层溶解性有机碳(DOC)的质量分数,增加了表层土壤的pH,对深层土壤pH无明显影响;EEM-PARAFAC解析得到3个DOM组分(1个类蛋白和2个类腐殖质组分),生物炭的添加增大了0~60 cm深土壤层类腐殖质的质量分数;并且甲苯/甲醇提取的DOM在0~60 cm深土壤层中均检测出生物炭特有的多环芳烃结构,说明生物炭在1年内发生了明显的纵向迁移;生物炭能够有效降低0~20 cm深土壤中有效态Cd的质量分数,但20~60 cm深土层中有效态Cd与对照组的相比最高增加了148%左右. 研究表明:需要特别关注生物炭协同重金属在土壤中纵向迁移行为所带来的环境影响.     

中轻度污染菜地土壤中重金属阻控剂组合优化研究

为了解阻控剂组合及单一因素对中轻度污染菜地土壤重金属迁移释放的影响,采用模拟培养及L16(44+32)正交试验法对土壤中重金属阻控剂及其配方参数进行优化,以期筛选出最优阻控剂组合配方.研究结果表明:各阻控剂处理组合对污染土壤Pb、Cu、Zn、Cd阻控效果较好,其对Pb、Cu的阻控效果优于对Zn、Cd的阻控效果.单一影响因素分析表明:硅肥对土壤中Pb和Cu、骨炭对土壤中Cu、羟基磷灰石对土壤中Zn和Cd分别具有较好阻控作用,且在适当延长阻控时间和提高温度下添加中、高水平的阻控剂有利于提高阻控效果;与土壤pH相比,土壤类型对重金属阻控效果的影响相对更大.综合考虑各处理组合对菜地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的阻控效应及影响因素,对中轻度Cu、Zn、Pb、Cd污染土壤的复合阻控剂最优配方参数为:pH 4.5~7.5下施用硅肥2.0~8.0g/Kg、羟基磷灰石6.0~8.0g/Kg及骨炭20.0~40.0g/Kg后于15~35℃下培养8~16d;且较之潮土性菜园土壤,在红壤性菜园土壤中各阻控剂可以就低选择用量.     

铁改性生物炭的制备及水体修复应用综述

铁改性生物炭被认为是一种环境友好型吸附剂，可用于处理多种水体污染，其吸附能力及吸附特性由于不同的制备方法而存在差异.鉴于此，综述了铁改性生物炭常见的制备方法及其对水体污染物（重金属、氮、磷、有机物）的修复应用，并对其主要的吸附机理进行总结.重点阐述了铁改性生物炭的原料选择、物理化学预处理、热解温度以及改性方法等对生物炭性质以及水环境中有机无机污染物吸附效果的影响，以期为铁改性生物炭在水环境修复中的高效应用提供科学依据.最后，对铁改性生物炭未来的研究方向提出了一些建议.     

基于重金属安全性的污泥水热处理温度选择

采用水热反应处理污水污泥,研究了170~270℃范围内水热反应温度对污泥水热反应过程中重金属的分布和浸出的影响,分析了重金属质量平衡,并研究了氧气参与的影响.结果表明,水热反应后重金属主要保留在水热炭中,少量迁移到水热液中.对水热炭采用2种浸出标准评价,结果显示水热炭中的重金属稳定性较好,其卫生填埋比干污泥更为安全;而以回收利用为目的则需要选择合适的水热温度,某些温度如210℃以下的水热炭反而不如污泥本身安全.总体上重金属的浸出量随水热温度而降低;以重金属的稳定化为目标,260℃时水热液中重金属质量分数最少,同时水热炭中的重金属浸出量也非常低,是合适的温度.采用了2种消解方法检测水热炭中的重金属质量分数,发现重金属在210℃以上的水热炭中主要以残渣态存在,实现了对重金属的稳定化;同时也显示水热处理难以实现将Zn,As,Pb,Cu等从固相中迁移到液相以降低固相中的重金属质量分数.另外氧气的参与促进了少量重金属向液相转移,但是仍保证了炭中重金属的稳定性.     

不同施用量生物炭对绿豆镉吸收的阻控效应

探究不同施用量生物炭对不同生长期绿豆（Vigna radiata (L.) R. Wilczek）镉（Cd）吸收的阻控效果.通过盆栽试验,以Cd污染旱地土壤为基质,对其进行2.5%和5.0%（质量分数）的鸡粪生物炭添加处理,同时以无生物炭添加（0%）作为对照处理,所有处理均种植绿豆（生长周期为70 d）,探讨不同施用量的生物炭对结荚期和收获期的土壤pH、土壤Cd化学形态以及绿豆Cd吸收的影响.结果表明:生物炭添加降低了结荚期和收获期绿豆植株中Cd的富集,且植株地上、地下部分Cd吸收对不同剂量生物炭添加的响应存在差异.结荚期,不同施用量生物炭添加均显著降低绿豆植株根部Cd含量,添加2.5%生物炭对绿豆植株茎部Cd富集的阻控效应最强,而添加5.0%生物炭对绿豆植株叶片Cd富集的阻控效应最强;收获期,绿豆植株地上部分（叶、茎）的Cd含量表现为添加2.5%生物炭处理显著低于添加5.0%生物炭处理,植株地下部分（根）的Cd含量则表现为添加5.0%生物炭处理显著低于添加2.5%生物炭处理.生物炭添加改变了土壤中Cd化学形态的分布,显著降低了酸可提取态Cd的相对含量.在结荚期与收获期,添加5.0%生物炭的土壤其酸可提取态Cd的相对含量均最低,对同一处理不同生长期而言,添加2.5%生物炭的土壤中酸可提取态Cd占比减少的效果最显著,收获期降低幅度达26.68%.由此可见：在使用生物炭修复Cd污染土壤时,生物炭施用量、植物生长期和植物组织利用都应予以考虑.本研究结果可为农用旱地土壤污染治理与安全利用提供参考.     

生物炭对土壤重金属吸附机理研究进展

生物炭是生物质在缺氧或是无氧条件下低温热解而成的高富碳产物,其精致的孔隙结构与较大的比表面积,丰富的表面官能团,使其对重金属离子具有较强吸附能力.近年来,生物炭修复土壤重金属污染已成为研究热点.文章对生物炭的性质、吸附重金属的作用机理、影响生物炭吸附的各个因素以及修复土壤后对重金属生物有效性等方面进行综述,最后提出生物炭未来在修复土壤重金属污染方面的研究方向.     

污泥热处理过程中痕量金属的转化行为研究

对污泥热处理过程中重金属的行为进行了模拟实验研究,针对处理过程中痕量金属(主要是Cd和Zn)的迁移行为及条件进行讨论.实验表明,该两种物质在过程中其迁移规律呈现与处理体系温度变化直接相关的变化趋势.介绍相互关系、变化趋势等实验结果.     

中药渣生物炭对污染土壤中Cu的修复

以中药渣为原料,采用限氧控温炭化法在300℃和500℃温度下制备生物炭,将其分别加入重金属污染土壤探究其对土壤中Cu的作用效果。土培实验结果表明:施加1%土重的生物炭后土壤中重金属Cu的形态发生迁移,主要是由有效态向残渣态转化,与对照相比,300℃和500℃生物炭培养下残渣态分别提高22.38%和20.11%,土壤中p H、有机质、CEC及碱解氮、速效磷的含量,脲酶、磷酸酶的活性在一定培养时间内有所增加,继而出现下降趋势。土壤阳离子交换量能较好地指示中药渣生物炭对污染土壤中Cu的钝化效果。300℃条件下制备的生物炭优于500℃条件下的生物炭。     

土壤钝化剂与叶面阻控剂修复酸性镉污染土壤

为了比较钝化剂及叶面阻控剂对酸性镉(Cd)污染土壤的修复效果，采用为期2年的田间小区试验比较了叶面硅肥、铁基生物炭、生石灰(CaO)单一或联合处理对Cd污染粮田土壤的基本理化性质、土壤及玉米籽粒Cd含量、玉米各部位富集和转运系数的影响.结果表明：铁基生物炭、生石灰单一处理及联合处理均能显著降低土壤有效Cd含量，其中联合处理效果最佳，有效Cd含量最大降幅达到了45.44%,生石灰发挥了主要作用；联合处理能够有效降低Cd在玉米根中的富集及在籽粒中的积累，籽粒Cd含量降幅为34.55%～37.83%;Cd低积累品种玉米在保持低水平籽粒Cd含量的基础上，对土壤中的Cd具有较强富集能力，相较而言，春茬富集效果更佳.综上，根据阻控效果及机制，种植Cd低积累品种玉米基础上进行生石灰-铁基生物炭-叶面硅肥联合处理，在酸性轻度Cd污染旱田修复中具有较好的应用前景.     

植物修复收获物热解制备生物炭过程中重金属的稳定性研究

基于重金属污染土壤植物修复过程中产生大量含重金属的生物质收获物,以含重金属芦竹收获物为研究对象,通过在芦竹收获物中添加化学固定材料,研究其热解制备生物炭过程中As,Cd和Pb等重金属的稳定与富集特征。研究结果表明:热解过程中生物质中重金属主要富集在生物炭中,其质量分数及存在形态明显受热解温度、热解时间、固定材料种类及添加量等因素影响;在250℃下添加0.5%(质量分数,下同)的Na OH、热解0.50 h,生物炭产率达到86%;芦竹生物质热解制备生物炭过程中As的稳定适宜条件为在300℃添加2%Na OH,热解2.00 h;Cd的稳定适宜条件为在250℃添加5%Fe Cl3,热解0.50 h;Pb的稳定适宜条件为在400℃添加5%Ca CO3,热解1.00 h;添加Fe Cl3热解得到的生物炭比表面积达到0.31 m2/mg,重金属固定率提高;添加固定材料Na OH后热解制备的生物炭中As主要以残渣态存在,添加Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中As主要以可氧化态存在;添加Na OH,Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中Cd主要以残渣态存在,Pb主要以可氧化态存在。     

生物炭施用对污染红壤中重金属化学形态的影响

采用BCR分级提取的方法研究了2种不同生物炭施用对污染红壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb化学提取形态的影响.结果表明,生物炭施用提高了土壤pH值和有机质含量.实验土壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb均主要以残渣态存在(分别为86.11%、63.30%、66.24%、50%),施用鸡粪生物炭(P)后Cu、Cd和Pb的可还原态比例降低,Zn可还原态与Cu、Zn、Cd、Pb的酸可提取态和可氧化态的比例都有所增加.施用木屑生物炭(W)后Zn、Cd和Pb的可还原态比例降低,Cu、Zn、Cd和Pb的酸可提取态,Cu可还原态及Cu、Zn可氧化态的比例增加.总体来看,施用木屑生物炭(W)和鸡粪生物炭(P)后,Cu和Zn的残渣态所占比例分别降低了9.3%、27%,3.7%和16%,而Cd和Pb的残渣态比例分别增加了3.6%、3.0%,4.5%和3.7%,表明施用2种生物炭可以增加Cu和Zn的生物有效性,且施用P生物炭后增加的比例大于施用W生物炭;降低Cd和Pb的生物有效性,但施用2种生物炭后降低的比例相差不大.     

钴镍铁氧体-生物炭的制备及对亚甲基蓝的吸附

探索废弃生物质制备磁性生物炭的方法并研究其对亚甲基蓝的吸附性能.以果树残枝为原料,采用水热法制备了一种新型磁性钴镍铁氧体-生物炭复合材料,结合扫描电镜、X-射线衍射、比表面测试、红外光谱分析和磁滞回线等手段对制备的磁性钴镍铁氧体-生物炭和生物炭进行形貌、物相、结构和磁性特性表征分析;对比考察2种材料对亚甲基蓝的吸附行为...     

生物炭修复技术在铅污染土壤及植物生长中的应用研究

为了探讨生物炭对铅污染土壤的修复效果,以耕作农田土壤为供试土壤,分别向其中加入200mg·L~(-1)与1 000mg·L~(-1)铅溶液进行人为污染,采用1%、5%生物炭修复剂BC400(中药渣生物炭与花生壳生物炭1:1)进行修复处理,分析测定了印度芥菜(Brassica juncea)生长前后土壤pH值、土壤铅含量、种子萌发率以及植物体内铅含量的变化.研究结果发现,人为加铅污染后,土壤pH值下降、NH_4NO_3浸提态铅含量上升、植物株高、茎粗均下降,植物体内重金属含量上升.加入生物炭修复剂后,可有效改善土壤pH值,提高种子萌发率及植株的高度和茎的粗度,显著降低NH_4NO_3浸提态铅含量、植物铅含量,且5%生物炭修复剂的改善效果优于1%.生物炭应用可铅污染土壤,有效降低重金属对植物生胁迫作用,可用于重金属污染土壤的生物修复.     

玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能

利用玉米秸秆制备生物炭,进行吸附重金属Cd~(2+)和Pb~(2+)试验,分析生物炭吸附重金属的吸附量及吸附效率.试验结果表明:Cd~(2+)的最优吸附条件是pH为5,120 min吸附平衡.Pb~(2+)的最优吸附条件是pH为1,60 min吸附平衡;生物炭对养殖废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)具有较好的吸附效果,吸附去除率分别为85%和98%,生物炭对Pb~(2+)的吸附效果明显优于Cd~(2+);Cd~(2+)和Pb~(2+)在秸秆生物炭表面上的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型.     

商陆生物炭对Pb离子吸附的优势

本研究实验以Zn、Cd作对照,探究在单一重金属溶液中商陆生物炭对Pb离子吸附效果与溶液初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量的相关性,以及在复合重金属溶液中商陆生物炭对Pb离子吸附效果与吸附温度、吸附时间的相关性.本研究用Langmuir等温模型、准一级热动力学模、准二级热动力学模型,分别拟合在复合重金属溶液中商陆生物炭对...     

碱活化-煅烧制备生物炭对重金属的吸附研究

为探究碱活化-煅烧生物炭对水中重金属的吸附性能,采用氢氧化钠活化-管式炉煅烧制备柚子皮生物炭,通过吸附水中铅离子的试验研究。结果表明:碱活化-煅烧后柚子皮粉在扫描电镜下呈片状结构,表面平整,结构有序,杂质明显减少,内部有丰富的孔道,为后续吸附反应提供了充足的条件;红外光谱分析得知羧基、羟基类基团起到主要的吸附作用;pH、震荡时间、吸附剂用量、重金属铅离子的初始浓度和震荡温度等因素,都对碱活化-煅烧生物炭吸附水中重金属铅离子有显著的影响。通过实验,得出用5%氢氧化钠改性并经过管式炉煅烧后的改性柚子皮粉对重金属铅离子的去除率可达到98%以上。分别用Langmuir和Freundlich对吸附等温方程进行拟合,未经煅烧的柚子皮粉吸附废水中重金属铅离子吸附等温线更符合Freundlich等温方程,经煅烧的柚子皮粉生物炭吸附废水中重金属铅离子的吸附等温线更符合Langmuir吸附等温方程。     

热解温度对秸秆生物炭钝化重金属污染土壤影响分析

为了探究热解温度对以黄豆秸秆制备生物炭对土壤重金属Pb及Cd的吸附及钝化性能,以黄豆秸秆为原材料,在300,500和700℃热解温度下制备生物炭,并探究其对土壤重金属铅锌的钝化作用。实验结果表明随热解温度升高,生物炭中碳含量呈现上升趋势,且pH由8.95升高至10.23,灰分的含量却由34.5%下降至28.6%。热解温度能对生物炭吸附重金属Pb及Cd产生影响,并且热解温度升高,重金属吸附量呈现上升趋势,并且当热解温度为700℃时,生物炭对Pb及Cd的吸附量分别为1.2和26.8 mg/g。进一步探究表明热解温度能够提高生物炭对Pb及Cd的钝化性能,机制研究表明生物炭能够提高土壤中pH,并且热解温度升高提高了残渣态Pb及Cd的含量而降低酸可提取态Pb及Cd的含量。     

玉米和小麦秸秆生物炭对土壤重金属污染修复实验研究

为揭示不同秸秆生物炭对土壤中重金属污染修复的效果和机理,文章取矿山附近农田酸性土壤,以质量比5％ 分别施加玉米秸秆生物炭(maize biochar,MBC)和小麦秸秆生物炭(wheat biochar,WBC),并在培养10、25、40、55 d后取样分析土壤物理、化学性质和重金属形态变化,比较2种生物炭对Hg、Cd...