羟基硫酸铁污泥基生物炭对砷污染土壤的钝化效应

论文摘要

砷污染土壤已成为一大难题,本文以普通污泥基生物炭和羟基硫酸铁污泥基生物炭两种不同污泥基生物炭为钝化/稳定剂,施加到不同浓度外源砷污染土壤中,探究砷赋存形态及含量,观察污泥基生物炭对砷的钝化效能。同时,监测土壤的理化性质,探究其与砷形态转化的响应变化。以及研究施加外源砷和生物炭后整个修复体系中菌群结构的变化。并利用植物标志物法,测定植物中总砷含量,以此为评价施加生物炭对固定砷是否有效的依据。施加生物炭后,可有效降低可给态砷含量,同时增加了固定态砷和残渣态砷含量。硅、磷、铁、铝和钙的形态及含量均对固定态砷的形态及含量有影响作用。对于铝型砷,普通污泥基生物炭处理中铝含量更高、磷含量较少,所以其铝型砷含量也更多。对于铁型砷,羟基硫酸铁生物炭虽然含铁更多,但其磷的含量也更多,磷抑制铁对砷的吸附;普通污泥基生物炭含铁量少,对砷的吸附位点少,所以二者铁型砷含量相差不大。硅的存在使得砷更易向有效态转化。施加生物炭后,土壤pH小幅降低,但仍在中性范围,这使得土壤对砷的固定效果更好。氮、磷、硫是评价土壤肥力高低的指标,施加生物炭后,氮含量变化不大,且氮基本与砷形态无关;施加羟基硫酸铁污泥基生物炭的处理磷含量更高,磷会与砷产生竞争吸附;两种生物炭处理的硫元素均大大增加,硫会使得砷向无效态转化。锰也会和铁、铝一样对砷赋存形态产生影响,但土壤中锰的含量十分低,难以对砷赋存形态起决定性作用。对修复体系的菌群结构进行测试后发现,优势菌门有12个。添加外源砷和施加生物炭后,微生物多样性在OTU水平上含量增加,但在门水平减少。环境因子也会影响微生物的多样性。对于环境因子来说,碳与氮呈正相关关系,与硫、磷、pH呈负相关关系,且硫的相对贡献较大,其次是pH,然后是碳,最后是磷和氮。实验选取油菜为植物标志物。砷可能会刺激植物生长,施加生物炭后,植物生长茂盛,可能是磷、硫等营养元素含量增加。随着外源砷浓度的增加,植物从土壤中吸收的砷含量也明显增加。施加生物炭后,植物中的砷含量下降。降幅先增大后减小,最大降幅出现在C组(分别为普通炭:83.89%,铁炭:84.55%)。降幅至F组明显降低,施加生物炭对低浓度砷处理组效果较好,对中、高砷浓度处理组也有效果,但效果没有低浓度砷处理组好。另外,施加两种不同的生物炭处理组处理效果相差不大。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 白爽

导师: 秦松岩

关键词: 污泥基生物炭,砷形态,钝化效应,菌群结构,植物标志物

来源: 天津理工大学

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,环境科学与资源利用

单位: 天津理工大学

分类号: X53;X17

总页数: 61

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