巨菌草生物炭内源重金属赋存特征及毒性评价

论文摘要

本研究以巨菌草茎为原料制备生物炭,考察了不同污染程度的土壤所生长的巨菌草制备生物炭后,生物炭内源重金属的赋存形态及其生物毒性。首先对三种生物炭进行了元素分析和比表面积测定;使用扫描电子显微镜（SEM）观察生物炭的表面形貌;使用红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）研究生物炭表面官能团;使用X射线衍射（XRD）研究生物炭的矿物组成;使用电子顺磁共振（EPR）检测生物炭内自由基存在情况;使用气相色谱对生物炭内多环芳烃进行分析。以三酸消解、BCR提取法研究生物炭内源重金属的赋存特征,TCLP浸出实验反映生物炭的浸出毒性。采用小麦发芽率和根伸长抑制率实验反映生物炭浸提液的生物毒性,用小麦根、芽的SOD、POD、CAT酶活性进一步研究生物炭的生物毒性。考虑到生物炭暴露于环境中会受到不同程度的老化影响,采用冻融交替老化、干湿交替老化、模拟酸雨老化、微生物老化四种方式,在实验室内模拟生物炭在环境中的老化,并对老化后生物炭的重金属形态及浸出毒性进行测定,对比生物炭老化前后重金属赋存特征的变化。主要研究结果与结论如下:（1）巨菌草生物炭有较高的含碳量（66%-69%）,具有紧实的芳香化结构,比表面积大,具有蜂窝状的孔隙结构。表面官能团丰富,具有较强的碱性（pH>10）。（2）生物炭中检测出含量较高的重金属Cu、Cd,九牛生物炭中Cu含量高达35.67 mg/kg,生物炭中重金属含量与其制备原料中重金属含量呈正相关。生物炭中也检测到多环芳烃及环境持久性自由基的存在。（3）生物炭中重金属形态以可氧化态及残渣态为主。老化作用显著增加了生物炭重金属酸溶态含量,提高了酸溶态占总量的比例,使得生物炭的生物毒性增加了。（4）生物炭中重金属的存在对小麦生长有明显的抑制作用。酸溶态重金属含量及TCLP提取态显著影响到生物炭的生物毒性。此外,生物炭中的有机污染物和环境持久性自由基同样影响到小麦生长。图[29]表[14]参[169]

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘笑生

导师: 胡友彪,崔红标

关键词: 生物炭,重金属,毒性评价,老化作用

来源: 安徽理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 安徽理工大学

分类号: X171.5

总页数: 85

文件大小: 2926K

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