棉花秸秆生物碳对盐渍土中重金属吸附效应及作用机制研究

Biochar is the carbon-rich product which occurs when biomass (such as wood, manure or crop residues) is heated in a closed container with little or no available air. It can be used to improve agriculture and the environment in several ways. Nowadays Heavy metals pollution timely becomes aserious problem in saline soils in Xinjiang, But it has been rarely reported that the research on transportation and effect factors on heavy metal from saline soils by adding cotton biochar in recent years. In our project, we mainly focus on the research of saline—biochar according to the batch equilibrium method and column experiments, Our study will focus on the adsorption mechanism of heavy metals to saline soil affected by cotton biochar, The adsorption behavior, influencing factors, and mechanism of the typical heavy metals pollutants in heavy metals -contaminated soil will also be discussed in order to reveal the mechanism of transfer, transformation and bioavailability of heavy metals pollutants which are influenced by cotton biochar in saline soil. The study will provide a scientific basis on pollution control for heavy metals pollutants in saline soil in Xinjiang.

生物碳是生物质材料不完全燃烧或者缺氧条件下热解所产生的富碳颗粒，在改良农田土壤和防控污染中应用广泛。近年，新疆盐渍化土壤的重金属污染日渐严重，重金属在盐渍化土壤中的滞留性更强，但生物碳对盐渍化土壤重金属的吸附效应及作用机制还鲜有报道。本项目以生物碳-盐渍化土壤体系为研究对象，通过批量平衡与土柱淋洗试验，采用理论分析和模型模拟相结合的方法，研究棉花秸秆生物碳对盐渍化土壤中重金属的吸附规律和稳定性，分析盐渍土理化性质对棉花秸秆生物碳吸附重金属过程的影响，揭示棉花秸秆生物碳吸附盐渍土重金属的内在机制，探索盐渍土环境下的生物碳老化和衰退过程，为应用棉花秸秆生物碳防治盐渍土重金属污染提供理论依据。

生物碳是生物质材料不完全燃烧或者缺氧条件下热解所产生的富碳颗粒，在改良农田土壤和防控污染中应用广泛。近年，新疆盐渍化土壤的重金属污染日渐严重，重金属在盐渍化土壤中的滞留性更强，亟需探明生物碳对盐渍化土壤重金属的吸附效应及作用机制。.项目研究以棉花秸秆生物炭为前体材料，研究了不同热解温度下制备的棉花秸秆生物炭的基本特性，分析了棉花秸秆生物炭对水溶液体系中重金属吸附特性的影响；探究了棉花秸秆生物炭对盐渍土中重金属Cu的吸附性能，分析了重金属Cu和四环素共存体系下，盐渍土的竞争吸附；考虑棉花秸秆生物炭的弱吸附促进作用，结合新疆畜禽养殖业发展过程中带来的重金属和抗生素协同污染问题，增加了猪粪生物炭和改性棉花秸秆生物炭对四环素的吸附实验研究探索。.研究发现：随着热解温度的升高，棉花秸秆生物炭的比表面积从5.275上升到376.373 m2/g，灰分测定过程中有部分结晶物质黏附于坩埚底部，可能底部结晶与生物质材料中的钙镁离子含量有关；不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力不同，高温制备的棉花秸秆生物炭的吸附性能远高于其他，吸附体系既有物理吸附又有化学吸附，吸附是自发进行的吸热过程，溶液体系温度升高更有利于吸附的进行；添加棉花秸秆生物炭盐渍土对重金属Cu的吸附促进作用较弱，而猪粪生物炭对盐渍土吸附重金属的促进作用优于棉花秸秆生物炭；Na+的存在对盐渍土吸附重金属有促进作用，四环素对铜离子在盐渍土上的吸附能产生协同作用；猪粪生物炭的添加改变了盐渍土的吸附特性，添加猪粪生物炭后有机质含量最低的深层盐渍土的吸附能力显著提升且高于表层土壤。