生物质炭对重金属污染土壤中汞的赋存形态及运移分配的影响

以不同用量生物质炭修复汞污染土壤为研究对象,通过盆栽方法采用BCR 3步连续提取法对土壤中Hg的赋存形态、生物可利用性及分配规律进行研究,探讨生物炭对褐土土壤Hg污染的控制效果。结果表明,生物质炭施用后明显提高了土壤p H值,平均每添加1%的生物质炭,可提高土壤p H值0.17个单位;生物质炭的添加改变了土壤中各形态Hg的分配,可有效降低水溶态Hg含量,提高残渣态和有机结合态Hg含量。平均每添加1%生物质炭,可降低重金属Hg生物有效性0.583μg/kg,说明生物质炭的添加对重金属污染土壤Hg的运移分布及赋存形态具有明显的影响,随着生物质炭添加量的增加,重金属Hg被钝化在土壤中,有效降低了植物体内、淋溶液以及挥发至大气中的重金属Hg的含量。生物质炭具有修复和改良重金属污染土壤的特征。     

生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展

土壤重金属污染危害大、隐蔽性强、治理难度大和修复时间长,与农产品安全问题存在密切联系,严重影响人体健康;生物质炭具有孔隙度丰富、比表面积大的特点,可提高土壤的物理、化学和生物特性,已广泛应用于土壤重金属污染的修复。为同类研究及生物质炭在土壤重金属污染修复上的应用提供参考,介绍了生物质炭的表面结构特征,从吸附沉淀、迁移能力、改变化学形态及生物有效性和降低作物吸收量等方面概述了生物质炭对土壤重金属污染修复作用的研究进展,并展望了未来的研究方向。     

生物质炭施用对土壤理化性状和碳形态的影响

土壤C元素是评价土壤养分高低的重要指标,为土壤微生物生命活动提供能量与物质基础,是支持植物正常生长必不可少的营养元素。耕作土壤由于连年种植、不合理的土地利用方式、化肥农药不科学使用方法等许多农田措施的原因,不断改变土壤C、N形态含量以及碳氮比,导致土壤结构性变差、微生物活性下降、土传病害加重等一系列问题,制约着作物产量和质量的提高。生物质炭是高度芳香化难熔性黑色富碳物质,在农田施用中不但可以改善土壤结构,而且还可以起到固碳减排的重要作用。     

添加生物质炭改良剂对土壤-烟草中重金属含量的影响

以贵州省遵义市务川县涪洋镇前进村科技园和湄潭县茅坪镇烤烟区土壤、烟叶为研究对象,选择生物质炭和生物质炭基肥作为改良剂,探究其对不同部位烟叶及对应土壤中As、Cd、Cr、Pb的削减效果。试验设置生物质炭（6000 kg·hm^-2）和生物质炭基肥处理（6000 kg·hm^-2）,以常规施肥处理为对照,分析添加生物质炭和生物质炭基肥对植烟土壤中重金属含量的影响。结果表明,与对照处理相比,生物质炭处理显著降低两试验点烟地土壤中As（务川：15.21%~31.71%;湄潭：13.9%~25.3%）和Pb（务川：15.37%~33.33%;湄潭：9.83%~20.7%）含量（P<0.05）,而对务川土壤中Cd含量及湄潭土壤中Cr含量无显著削减效果;同时显著降低两试验点烟叶中As（务川：中部和上部叶未检出;湄潭：中部和上部叶未检出）、Cd（务川：32.5%~41.2%;湄潭：64.0%~73.2%）、Cr（务川：8.33%~50.4%;湄潭：25.6%~62.5%）和Pb（务川：10.1%~69.8%;湄潭：19.6%~83.5%）含量（P<0.05）。生物质炭基肥处理显著降低务川试验点烟地土壤中As（11.5%~24.2%）、Cd（10.0%~33.3%）、Cr（11.0%~26.4%）和Pb（4.21%~26.1%）含量（P<0.05）,但对湄潭试验点烟地土壤中Cd含量影响并不显著;对务川试验点烟叶中Cd和Cr含量以及湄潭试验点烟叶中Pb含量无显著影响。各重金属元素主要累积在下部叶中,而上部叶累积较少。综上所述,添加生物质炭和生物质炭基肥能够显著降低两试验点土壤中As和Pb含量;生物质炭处理同时能够显著降低两试验点对应烟叶中As、Cd、Cr和Pb含量,且效果优于生物质炭基肥。     

生物质炭对土壤微生物的影响

生物质炭作为一种新型环境功能材料,具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积。生物质炭不仅可以吸附重金属和有机污染物,而且还可以作为微生物载体。由于生物质炭在土壤改良方面的优异表现,以及可实现资源的循环利用,已成为生态学的研究热点。本文通过阐述生物质炭的内涵特性,就生物质炭对土壤微生物的影响展开探讨,以期为促进对生物质炭的有效利用提供一些借鉴。     

不同原料生物质炭对重金属污染土壤微生物活性的影响

  目的  探究不同原料制备的生物质炭能否缓解长期重金属污染对土壤微生物活性的胁迫效应,为污染土壤生物质炭修复提供科学依据。  方法  将竹材边角料(BB)、山核桃Carya cathayensis蒲壳(PB)和玉米Zea mays秸秆(CB)制备的3种生物质炭分别以3%比例(炭土质量比)添加到长期受铅、镉污染土壤中,分析生物质炭短期施用下土壤养分、重金属有效质量分数和土壤微生物活性的变化特征。  结果  3种生物质炭添加均未影响土壤重金属全量,而显著(P＜0.05)降低了土壤氯化钙可提取态铅、镉质量分数。与不施生物质炭处理相比,BB、PB和CB分别使可提取态铅质量分数显著(P＜0.05)降低了69%、84%和72%;使可提取态镉质量分数显著(P＜0.05)降低了26%、63%和36%,且PB处理显著(P＜0.05)低于BB和CB处理。PB和CB添加均显著(P＜0.05)提高了土壤pH(0.79和0.51个pH单位)、有机碳质量分数(37%和74%)、全氮质量分数(12%和41%),而BB添加对其影响不显著。BB、PB和CB分别使土壤磷脂脂肪酸总量提高了33%~56%、革兰氏阳性菌提高了30%~41%、革兰氏阴性菌提高了40%~66%、放线菌提高了34%~52%、真菌提高了33%~79%,但3种处理间无显著差异(除PB和CB处理的磷脂脂肪酸总量显著高于BB处理)。3种生物质炭均显著(P＜0.05)提高了脱氢酶活性(2~6倍),但未影响土壤基础呼吸速率,而PB处理显著(P＜0.05)降低了细菌胁迫指数(13.9%),提高了底物诱导呼吸速率。  结论  山核桃蒲壳制备的生物质炭可作为较好的改良剂,降低土壤铅镉有效性,恢复土壤微生物的数量和活性。图4表3参29     

生物质炭对土壤温室气体排放影响机制探讨

生物质炭可降低土壤中温室气体的排放,减缓全球气候变暖的进程。目前有关生物质炭对土壤温室气体减排的机制研究较少,文章从对土壤元素的吸附、改善土壤理化性质和影响土壤功能微生物种群结构与活性三个方面探讨了生物质炭影响温室气体排放的机制。     

生物质炭对农田土壤的影响

生物质炭具有丰富的孔隙结构和表面性能、巨大的比表面积、植物生长所需营养元素、较高的化学稳定性和较强的阳离子交换能力等特点,因而其在土壤改良、污染物吸附、固碳减排、土壤修复等领域具有特别大的应用前景.该文概述了生物质炭的作用及其研究进展,同时指出,目前生物质炭应用技术的研究还处于起步阶段,生物质炭的研究工作还有待于深入和加强.     

生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响

以安徽铜陵狮子山附近的农田土壤为对象,外源添加竹炭(0,1%,2%,5%)、稻壳生物炭(0,1%,2%,5%)以及两者混合物(1∶1,2%),在室温下老化45d,含水量始终保持在最大田间持水量的30%,研究土壤pH及土壤重金属Cu形态的变化。结果表明,随着生物炭质量比的不断增大,土壤pH逐渐增大,Cu的可交换形态减少,残渣态增多。说明生物炭对于重金属污染土壤具有一定的修复作用,其中1∶1混合生物炭的固化效果最佳。     

生物炭对土壤重金属形态特征及迁移转化影响研究进展

在土壤重金属防治中,生物炭因其特有结构和性质,可降低土壤重金属活性和移动性,减少土壤中重金属生物有效性,达到修复重金属污染土壤目的。文章综述近年来国内外有关生物炭修复土壤重金属研究进展,阐述生物炭对土壤重金属生物有效性、重金属形态、重金属迁移转化等方面影响,分析作用机理并提出展望。     

2种生物炭对复合污染土壤中重金属形态的影响

采用五步连续提取法研究了2种生物炭对复合污染土壤中Cu、Pb、Zn和Cd的化学提取态的影响。结果表明,施加2种生物炭后,土壤中4种重金属生物有效态的含量均下降。对照处理中4种重金属主要以残渣态的形式存在,其中Zn、Pb、Cd和Cu所占的比例分别为79.0%、77.5%、75.0%和63.0%。施加猪粪生物炭后,Zn、Pb和Cd水溶态与交换态占总含量的比例下降,Pb、Cu和Cd的残渣态所占比例增加。施加稻壳生物炭后,Pb和Cd的残渣态所占比例增加,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、水溶态与交换态比例均下降;Zn和Cu的碳酸盐结合态比例下降,残渣态比例增加。添加猪粪生物炭和稻壳生物炭后Pb、Cu的残渣态比例分别增加了8.4%、5.8%和7.9%、9.5%;表明添加2种生物炭可以降低Pb、Cu的有效性,但比例相差不大。     

pH变化对污泥中重金属Pb·Ni形态及迁移性的影响

采用BCR连续提取法,对污泥中2种重金属Pb和Ni的形态随pH的变化进行了研究。结果表明,pH对污泥中Pb和Ni的形态有重要影响,对于污泥中Pb,其主要以氧化态和残渣态为主,随pH的增加,残渣态和氧化态的总含量降低;而对于污泥中的Ni,氧化态是其主要形态。pH对Ni的生物有效性具有明显的抑制作用。     

生物质炭对土壤性状和作物产量的影响

综述了生物质炭(biomass charcoal)对土壤性状和作物产量的影响.生物质炭化后与木炭相似,耐降解,可提高土壤碳库容量,减少温室气体排放.同时炭具有很大的表面积,持水性、吸附性均较强.在一定量下,施炭可增加土壤阴、阳离子交换量、吸附氮、磷及矿物离子,减少养分损失,在一定范围内,普遍能增加作物生物量和产量,因此认为生物质炭还田是提高土壤肥力、增加碳封存时间的有效途径.     

生物质炭对土壤中PAHs总量及有效性的影响研究

通过24周的土壤培养实验,研究了生物质炭添加量(0.1%、1.0%、2.0%)对土壤中菲和芘的化学可提取总量、挥发量及基于聚甲醛膜(POM)提取的生物有效性含量的影响。结果显示:与对照相比,添加生物质炭使土壤中菲和芘的总量分别下降了15.6%~25.0%和12.8%~30.3%,有效性分别下降了14.7%~37.3%和23.4%~49.8%;培养前6周,添加生物质炭使土壤中菲的挥发量显著减少了70.4%~72.4%,芘的挥发量减少了36.2%~48.9%,此后土壤中菲、芘挥发量趋于稳定,各处理间无显著差异(P0.05)。研究表明,生物质炭在降低土壤中PAHs的总量及有效性含量方面具有剂量效应,但对PAHs挥发量的抑制作用的剂量效应与PAHs的种类有关。     

市政污泥生物质炭重金属含量及其形态特征

为了探索污泥资源化利用的新途径,在200、300、500和700℃下裂解温度下,将干燥的市政污泥制备成生物质炭,分析其主要重金属形态及其含量,了解裂解温度对污泥生物质炭重金属形态及其含量的影响.结果表明:高温裂解处理不仅影响污泥生物质炭重金属总量,而且还影响其形态.随着裂解温度提高,污泥生物质炭中重金属含量增加;低温(200℃)裂解处理导致汞损失殆尽,但提高了酸溶态As、Cd、Mn和Zn的含量;裂解温度超过300℃,重金属残渣态含量大幅度增加,比例占50％以上,可氧化态、酸溶态和可还原态重金属含量均随裂解温度的提高而降低.结果显示,尽管污泥生物质炭重金属含量比干燥污泥高一些,但大部分转化为生物有效性极低的残渣态.     

生物质炭改善土壤矿质营养吸收的研究进展及作用机制分析

土壤矿质营养物质的均衡高效吸收对于作物的产质量具有重要意义。生物质炭所具有的特殊结构及富含碳的特性能够改善作物对矿质营养的吸收与利用。近年来,国内外对生物质炭改善土壤理化特性、促进作物矿质营养吸收、提高肥料利用效率等方面的研究日益深入。本文系统地论述了生物质炭的理化特性及生物质炭对土壤矿质营养物质吸收利用影响的研究进展,发现生物质炭能够促进植物对氮、磷、钾等营养元素的吸收与利用。在此基础上,探讨了生物质炭改善土壤矿质营养吸收的机制,为生物质炭在土壤改良与化肥减施技术方面的应用提供了理论依据。     

生物质炭对农田土壤碳循环影响研究进展

近年来,随着农业集约化的推进和全球气候变暖的加剧,农田生态系统土壤有机碳库流失严重,并主要以土壤温室气体的形式进入大气,因此,寻求一种既可以减少土壤温室气体排放又可以确保农业可持续发展的途径尤为重要。生物碳作为含碳量极为丰富的高度芳香化难熔性物质,生物质碳的输入对土壤碳循环产生一系列深远影响,已成为环境及生态相关学科的研究热点。本文从生物质炭对土壤固碳的影响机制以及对土壤碳截留和温室气体排放的影响、我国生物质炭净减排能力等方面概述了生物质炭对农田土壤碳循环的影响,并对国内外研究中存在的问题进行分析并提出展望,以期对当前我国农田土壤固碳研究有所参考。     

生物质炭降低蔬菜吸收土壤中抗生素的作用

采用土培方法研究了施用不同量生物质炭(0.75%、1.5%和2.0%)对初始污染浓度各为25 mg/kg的土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶、泰乐菌素等4种抗生素污染土壤中有效态抗生素含量和蔬菜对土壤中抗生素吸收及蔬菜生长的影响。结果表明,施用生物质炭可减缓土壤中抗生素的降解,但明显降低了土壤中有效态抗生素含量。在培养52 d的土壤中,生物质炭用量为1.5%和2.0%的2个处理的有效态土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶和泰乐菌素的含量分别比对照下降25.29%与39.09%,16.39%与28.69%,16.97%与23.64%和17.76%与25.70%。施用生物质炭也可减少蔬菜对土壤抗生素的吸收,施用1.5%和2.0%生物质炭后,蔬菜中土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶和泰乐菌素含量分别比未施生物质炭的对照处理低23.11%与35.93%,15.89%与22.85%,7.64%与16.56%和16.79%与29.50%。与对照土壤比较,施用生物质炭可增加蔬菜的生物量。     

蚯蚓与生物质炭联合作用对土壤吸附铅的影响

生物质炭自身的结构和性质决定了其具有离子交换能力较强、孔隙结构发达、官能团含量高等优点,这些优点决定了其对环境污染物具有较好的吸附效果,可有效改善土壤质量、促进植物生长。蚯蚓作为土壤中生物量较大的生物类群,能够改善土壤质量、修复被重金属污染的土壤,其生态修复功能和经济价值也日渐受到重视。目前,大多学者只针对蚯蚓或生物质炭进行了单独的试验研究,对二者的联合作用效果研究甚少。试验探究了生物质炭和蚯蚓共同作用于土样后对Pb2+的吸附效果,包括生物质炭的制备、蚯蚓培养以及土壤单金属批量吸附试验。结果表明,当生物质炭投加量为1%和3%时,蚯蚓与其联合作用于土样后,土样对Pb2+的吸附量均有所增加,并且生物质炭投加量为3%的土样对Pb2+的吸附量增加较显著,说明蚯蚓与生物质炭联合作用具有增强土样对Pb2+吸附能力的趋势。     

生物质炭表面特性及其对土壤重金属污染的修复效应

近年来,生物质炭在农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良等领域的应用受到了人们的广泛关注。生物质炭具有多孔性和较大的比表面积,吸附性和持水性好,它能通过提高土壤pH值来降低重金属生物有效性,通过阳离子的吸附作用降低重金属离子在土壤中的移动,还可通过改善或提高土壤肥力减弱重金属对作物的毒害作用,因此生物质炭对重金属污染土壤具有很好的修复效应。从比表面积、表面官能团、表面结构和表面性质等方面阐述了生物质炭的表面特性,总结了生物质炭对改变重金属元素化学形态、降低土壤重金属生物有效性、影响作物吸收重金属含量等修复效应和其他方面如减少温室效应等作用。