土壤鉛鎘污染的生物炭修復(fù)機(jī)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(yán)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(fù)措施成為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。生物炭因表面富含堿性基團(tuán)，并且具有原料來源豐富、價(jià)格低廉、大的比表面積、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的環(huán)境兼容性等優(yōu)點(diǎn)，能夠吸附和固定土壤中的重金屬，降低有毒元素對(duì)作物以及對(duì)環(huán)境的毒害作用，具有修復(fù)重金屬污染土壤的潛力，是一種優(yōu)

2、質(zhì)的土壤改良劑。本研究以不同生物炭添加量修復(fù)的Pb、Cd污染土壤為研究對(duì)象，采用BCR逐步提取法對(duì)修復(fù)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(jìn)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(jī)質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)一步考察了不同生物炭量修復(fù)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(fù)Pb、Cd污染土壤的化學(xué)穩(wěn)定與微生物響應(yīng)機(jī)制，以期為生物炭應(yīng)用于農(nóng)田污染修復(fù)機(jī)制提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:

3、>　　 1.生物炭修復(fù)后，顯著提高了污染土壤的pH值和土壤有機(jī)質(zhì)含量。施用生物炭的處理與對(duì)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(gè)單位;土壤有機(jī)質(zhì)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(fù)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?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化。鉛元

4、素從2010年水稻季開始，與對(duì)照組相比，生物炭添加量為10、20、40tha-1時(shí)，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(shì)不明顯。鎘元素從2010年水稻季開始，與對(duì)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(shù)學(xué)模擬結(jié)果表明，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)與酸溶態(tài)、還原態(tài)和氧化態(tài)Pb、Cd呈顯著負(fù)相關(guān)。
　　 3.生物炭修復(fù)后，重金屬污染土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量都顯著增加。生物炭添加量為10、20、40tha-1時(shí)，2011年水稻季重污染土壤的細(xì)菌數(shù)量依次增加了46.6％、76.4％和325.5％;放線菌數(shù)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(fù)后，2011年水稻季重污染土壤，在生物炭添加量為10、20、40tha-1時(shí)，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(shí)分別增加了1％和31％。
　　 研究結(jié)果能夠?yàn)樯钊胩接懼亟饘傥廴就寥赖纳锾啃迯?fù)機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，對(duì)生物炭的土壤污染修復(fù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用具有