土壤鉛鎘污染的生物炭修復機制初探.pdf

1、土壤重金屬污染是目前我國面臨的重大糧食安全問題之一，其中，以鉛(Pb)、鎘(Cd)污染最為嚴重，它主要通過土壤-作物-食物-人體的食物鏈威脅人類的健康。因此，探索安全有效的污染修復措施成為農田生態(tài)系統(tǒng)研究的熱點。生物炭因表面富含堿性基團，并且具有原料來源豐富、價格低廉、大的比表面積、良好的物理化學穩(wěn)定性以及良好的環(huán)境兼容性等優(yōu)點，能夠吸附和固定土壤中的重金屬，降低有毒元素對作物以及對環(huán)境的毒害作用，具有修復重金屬污染土壤的潛力，是一種優(yōu)

2、質的土壤改良劑。本研究以不同生物炭添加量修復的Pb、Cd污染土壤為研究對象，采用BCR逐步提取法對修復三年來土壤中重金屬Pb、Cd元素的賦存形態(tài)的變化規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析，深入分析了Pb、Cd形態(tài)變化與土壤pH值和有機質的相關關系，并進一步考察了不同生物炭量修復下土壤微生物群落和典型酶活性的變化規(guī)律，初步探討了生物炭修復Pb、Cd污染土壤的化學穩(wěn)定與微生物響應機制，以期為生物炭應用于農田污染修復機制提供理論依據。主要研究結果如下:

3、>　　 1.生物炭修復后，顯著提高了污染土壤的pH值和土壤有機質含量。施用生物炭的處理與對照組相比，水稻季和小麥季土壤pH依次提高了0.38～0.58、0.16～0.65和0.11～0.27、0.26～0.60個單位;土壤有機質則依次提高了16％～37.9％、26.2％～50.4％和23.4％～46.3％、29.2％～51.2％。
　　 2.生物炭修復后，污染土壤中的鉛和鎘的賦存形態(tài)由有效態(tài)向難以利用的氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉化。鉛元

4、素從2010年水稻季開始，與對照組相比，生物炭添加量為10、20、40tha-1時，水稻季和小麥季酸溶態(tài)含量依次降低了5.3％～21.8％、13.7％～31.6％、24.7％～30.9％和32.0％～35.0％;可還原態(tài)含量依次降低了10.5％～22.3％、10.0％～22.0％、21.9％～22.9％和16.0％～13.3％;可氧化態(tài)含量依次降低了42.9％～43.5％、6.0％～27.6％、31.3％～16.6％，而2012年小麥季

5、可氧化態(tài)鉛元素則變化趨勢不明顯。鎘元素從2010年水稻季開始，與對照組相比，水稻季和小麥季酸溶態(tài)含量依次降低了30.2％～19.0％、5.9％～37.6％、15.3％～26.7％和21.7％～13.7％;可還原態(tài)含量依次降低了19.6％～30.7％、14.8％～35.2％、18.8％～25.6％和6.3％～26.1％;可氧化態(tài)含量在2010年和2011年水稻季依次降低了61.6％～44.3％和69.2％～46.2％，在小麥季則沒有顯著的

6、變化。數學模擬結果表明，土壤pH值、有機質與酸溶態(tài)、還原態(tài)和氧化態(tài)Pb、Cd呈顯著負相關。
　　 3.生物炭修復后，重金屬污染土壤中細菌、真菌、放線菌的數量都顯著增加。生物炭添加量為10、20、40tha-1時，2011年水稻季重污染土壤的細菌數量依次增加了46.6％、76.4％和325.5％;放線菌數量依次增加了5.11％、15.3％和38.6％;真菌依次增加了452％、321.7％和678.3％。
　　 4.生物炭修

7、復后，2011年水稻季重污染土壤，在生物炭添加量為10、20、40tha-1時，磷酸酶的活性分別增加了30％、73％和193％;蔗糖酶的活性分別增加了15％、259％和308％;纖維素酶的活性分別增加了117％、178％和123％;脲酶的活性僅在生物炭添加量為20、40tha-1時分別增加了1％和31％。
　　 研究結果能夠為深入探討重金屬污染土壤的生物炭修復機制提供基礎數據和科學依據，對生物炭的土壤污染修復和農業(yè)可持續(xù)利用具有