生物炭對土壤營養(yǎng)元素與重金屬溶出特性的影響.pdf

1、我國南方稻田土壤在長期酸雨淋溶條件下養(yǎng)分淋失嚴重，已經(jīng)成為制約水稻等農(nóng)作物可持續(xù)生產(chǎn)的關鍵問題。與此同時，長期以來粗放型的礦產(chǎn)開采與冶煉使重金屬從地下大量進入地表的開放環(huán)境，造成了土壤的嚴重污染，而生物炭在降低土壤養(yǎng)分淋失吸附鈍化重金屬方面具有重要的應用潛力。本研究以我國典型水生入侵植物鳳眼蓮為原料，制備鳳眼蓮生物炭(BCW)和風眼蓮載鐵生物炭(BCW-Fe)，通過BCW與稻田土壤共育試驗以及模擬酸雨土柱淋溶試驗，系統(tǒng)分析了BCW對稻田

2、土壤理化性質(zhì)與土壤營養(yǎng)元素(N/P/K)淋失的影響。通過BCW和BCW-Fe與礦區(qū)污染土壤共育試驗，水浸、酸浸試驗與重金屬形態(tài)分析試驗以及對生物炭理化性質(zhì)的充分分析，深入探討了此兩類生物炭對金礦冶煉區(qū)酸性復合污染土壤中As/Hg/Cd的鈍化修復效果。主要的結論如下:
　　(1)模擬酸雨土柱淋溶試驗表明BCW的施用在有效提高土壤pH和CEC的基礎上，能夠顯著增加土壤全N和速效K含量，但卻使有效P含量隨共育時間的延長而明顯降低。在酸雨

3、淋溶條件下，旱土與水旱交替條件下，BCW的添加都能抑制NH4-N與NO3-N的淋失，且隨著共育時間的延長效果更加明顯，但淋溶后兩種水分條件下BCW處理土壤中速效K含量仍顯著高于對照，表明淋溶液K濃度的升高主要來源于生物炭中豐富的水溶性K，旱土中，P的淋失量也略有增加。
　　(2)生物炭負載鐵后H和O的質(zhì)量分數(shù)分別升高29.2％和12.6％，芳香性略有增大，極性略有減弱;比表面積由23.17m2·g-1增加到了55.11m2·g-1

4、，總孔體積從0.13cm3·g-1增加到0.30cm3·g-1，載鐵百分比由1.49％增加至14.53％。與BCW相比，BCW-Fe表面-OH、-CO-、-O-、-COOH-等官能團含量出現(xiàn)明顯升高。
　　(3)重金屬水浸與酸浸試驗表明，BCW與BCW-Fe(5％)處理分別使土壤As浸出濃度降低91.4-91.6％和64.9-96.8％，Hg浸出濃度由0.03-0.04μg·L-1降低至0-0.02μg·L-1;而兩種材料對Cd的

5、鈍化優(yōu)勢分別出現(xiàn)在中性和酸性浸出條件下。
　　(4)重金屬形態(tài)分析結果顯示，兩種生物炭處理均使As、Hg、Cd由植物可利用性較高的可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)向較為穩(wěn)定的Fe/Mn氧化物與有機物結合態(tài)轉化。其中，BCW與BCW-Fe的加入分別使可交換態(tài)與碳酸鹽結合態(tài)As總量減少0.3％和3.1％，使此兩種非穩(wěn)態(tài)Hg總量減少2.3％和3.4％，使兩種形態(tài)Cd總量減少7.7％和14.9％。
　　綜合以上研究結果，鳳眼蓮生物炭的施用在短