秸秆生物炭添加对川西北沙化土壤吸附双酚A的影响研究

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双酚A在生活中应用广泛,易在自然环境中积累,其具有的生物毒性和内分泌干扰作用,对生态环境构成的危害日益突出。生物炭是一种新型的环境功能材料,对污染物有良好的吸附性能而被广泛应用于环境中污染物的控制。针对土壤沙化与土壤污染问题的缓解与修复,选择川西北高寒草地的沙化土壤(PS:泥炭土壤,ND:未沙化土壤,LD:轻度沙化土壤,MD:中度沙化土壤)和BPA为代表。研究了沙化对土壤吸附BPA的影响及作用机制。选择了玉米秸秆生物炭(BC350、BC500、BC700),研究了不同裂解温度的生物炭对BPA吸附性能的影响。筛选BPA吸附性能强的生物炭,评估生物炭添加对沙化土壤增强吸附的强度。其主要结论如下:(1)BPA在4种受试土壤上的吸附过程,双室一级动力学拟合效果最好(R2>0.99)。振荡与非振荡吸附对BPA吸附量的影响较小。振荡条件下,中度沙化土壤MD的双室吸附现象最明显;PS、ND主要以快吸附为主(f1:0.84、0.65)。沙化后,LD、MD的快慢吸附所占比例相近(f1:0.50、0.59),达到吸附平衡所用时间较短(1d)。4种受试土壤对BPA的吸附表现出较强的非线性(N,0.520.70)。沙化后,吸附非线性增强,饱和吸附量(Qm)下降3.75.7倍。4种受试土壤的最大吸附量Qm依次为:MD(1050mg/kg)<LD(1506mg/kg)<ND(7011mg/kg)<PS(8901mg/kg),与其SOM含量显著线性正相关(P<0.05)。(2)随着土层深度的增加,土壤对BPA的吸附性能下降,下降幅度与土壤沙化程度显著相关,沙化越严重下降幅度越大(MD>LD>ND>PS);沙化后,040 cm各层土壤对BPA的吸附性能都显著下降。粒径增大,团聚体的吸附性能先增加后减小,0.51.0 mm粒级团聚体吸附性能最强;沙化后,各粒级团聚体的吸附性能差异显著增大,吸附贡献率分布也不同。5种粒级的团聚体对未沙化土壤ND吸附BPA的贡献率基本相当,而沙化土壤LD和MD吸附BPA主要来自小团聚体(<0.25、0.250.5 mm)的贡献(8688%)。(3)生物炭对BPA的吸附动力学具有明显的双室吸附特征。裂解温度升高,吸附平衡时间增长,双室吸附现象更明显,但对快慢吸附比例影响较小(f1,0.530.61)。随着初始浓度增加,吸附平衡时间越长,吸附量受裂解温度的影响越明显。生物炭对BPA等温吸附曲线呈“L型”,非线性显著(N,0.180.43)。裂解温度越高,非线性越明显,表面吸附贡献增加而分配作用减弱。裂解温度升高,生物炭对BPA吸附性能(Qm)先减小后增大,BC350(106874 mg/kg)、BC500(31329mg/kg)、BC700(123154mg/kg)。(4)添加高温生物炭BC700后,中度沙化土壤MD对BPA的吸附性能显著增强,其增强强度与添加比例有关。添加1%、2%、4%、和8%的BC700后,MD对BPA的平衡吸附量分别增加68%、270%、432%和627%。其中生物炭占总贡献率的41.0%、73.5%、82.5%、87.3%。当生物炭添加量超过2%时,生物炭土壤对BPA的吸附作用由生物炭主导。(5)与BC700显著的慢吸附特征相比,BC700添加到沙化土壤后BPA的慢吸附特征减弱,这与沙化土壤介入高温生物炭慢吸附过程受到抑制有关。随着生物炭添加量和吸附时间的增加,生物炭的吸附受到的抑制越明显。土壤对生物炭的抑制强度受吸附时间的影响高达76%。吸附性能卓越的高温生物炭添加,增加了土壤吸附有机污染的能力,降低有机污染物在土壤环境中迁移的生态风险。添加比例越高,有机污染物固定吸附效果越好,但土壤对生物炭吸附的抑制作用也越明显。
摘要第4-6页
abstract第6-8页
1 绪论第12-21页
    1.1 酚类内分泌干扰物第12-14页
        1.1.1 酚类内分泌干扰物的性质第12-13页
        1.1.2 酚类内分泌干扰物在环境中的来源及分布第13-14页
        1.1.3 酚类内分泌干扰物的环境行为第14页
    1.2 沙化土壤的概况第14-17页
        1.2.1 沙化土壤的概念及成因第14-15页
        1.2.2 国内外土壤沙化的现状第15-16页
        1.2.3 沙化对土壤环境容量的影响第16页
        1.2.4 沙化土壤改良剂硏究进展第16-17页
    1.3 生物炭的特性及环境应用第17-19页
        1.3.1 生物炭第17页
        1.3.2 固碳作用和增汇减排第17-18页
        1.3.3 生物炭用作土壤改良剂第18页
        1.3.4 生物炭对土壤污染物的吸附阻滞作用第18-19页
    1.4 研究目的及内容第19-21页
        1.4.1 研究目的第19页
        1.4.2 研究内容第19-20页
        1.4.3 研究思路第20-21页
2 沙化对土壤吸附BPA的影响第21-42页
    2.1 材料与方法第21-26页
        2.1.1 供试材料第21-22页
        2.1.2 试剂与仪器第22-23页
        2.1.3 土壤理化性质的测定第23页
        2.1.4 实验设计第23-24页
        2.1.5 分析方法和质量保证第24-25页
        2.1.6 数据处理第25-26页
    2.2 结果与讨论第26-40页
        2.2.1 沙化对土壤理化性质的影响第26-29页
        2.2.2 沙化对土壤吸附BPA动力学的影响第29-32页
        2.2.3 沙化对土壤吸附BPA等温吸附曲线的影响第32-35页
        2.2.4 沙化对土层深度吸附BPA的影响第35-37页
        2.2.5 沙化对土壤团聚体吸附BPA的影响第37-40页
    2.3 本章小结第40-42页
3 生物炭对BPA吸附行为的研究第42-54页
    3.1 材料与方法第42-43页
        3.1.1 供试材料第42页
        3.1.2 试剂与仪器第42页
        3.1.3 实验设计第42-43页
        3.1.4 分析方法和质量保证第43页
        3.1.5 数据处理第43页
    3.2 结果与讨论第43-52页
        3.2.1 裂解温度对生物炭吸附BPA动力学的影响第43-45页
        3.2.2 初始浓度对生物炭吸附BPA的影响第45-49页
        3.2.3 裂解温度对生物炭吸附BPA等温吸附曲线的影响第49-52页
    3.3 本章小结第52-54页
4 添加生物炭对沙化土壤吸附BPA的影响第54-69页
    4.1 材料与方法第54-55页
        4.1.1 供试材料第54页
        4.1.2 试剂与仪器第54页
        4.1.3 实验设计第54-55页
        4.1.4 分析方法和质量保证第55页
        4.1.5 数据处理第55页
    4.2 结果与讨论第55-67页
        4.2.1 添加生物炭对沙化土壤吸附BPA动力学的影响第55-60页
        4.2.2 初始浓度对添加生物炭的沙化土壤吸附BPA的影响第60-63页
        4.2.3 添加生物炭对沙化土壤吸附BPA等温吸附曲线的影响第63-67页
    4.3 本章小结第67-69页
5 结论与展望第69-72页
    5.1 主要结论第69-70页
    5.2 创新点第70-71页
    5.3 展望第71-72页
致谢第72-73页
参考文献第73-82页
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果第82-83页
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论文编号ABS4353740,这篇论文共83页
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