生物炭对蔬菜中镉含量影响的研究

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1、生物炭对蔬菜中镉含量影响的研究-->第一章绪论1.1研究的背景和意义近年来，由于工业化进程加快，由工业废水、废气、废渣导致的土壤重金属污染严重加剧；城市垃圾、生活废水、汽车尾气等使得城市周边农田被严重污染；农业上过度施肥等也可能对土壤造成重金属污染。土壤重金属污染中对人类危害最大、也是最广泛的就是镉污染。镉在土壤中可以稳定存在，不容易被分解及随水流失而降低含量，其污染具有持续、稳定、扩散广的特点。镉的生物迁移性较强，很容易被植物吸收并聚积在体内，同时也会影响作物品质和产量。镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体，引起慢性中毒。镉不是人体所必须的微量

2、元素。新生儿体内几乎不含有镉元素，人体中的镉全部是后天从外界吸收而进入人体。镉元素摄入过多会引起镉中毒，引起动脉硬化、肾衰竭、高血压、骨质疏松等病症，还会引起生殖器官的疾病，增加新生儿的致畸、致残率，对人类健康造成严重威胁。重金属污染导致的环境问题层数不穷，严重影响人类健康，逐渐成为全球继续解决的环境问题。随着全球工业化进程、城市化进程、科技化进程的加快，使得镉污染对食品、环境造成的污染日益严重。拒不完全统计，我国近20%的耕地遭受土壤重金属污染，达到2500万㎡，污染范围广、情况严重，直接或间接的影响作物产量、品质和人类健康。一些大中型城市的地下

3、水都已被重金属污染，镉、铜、锌、铅等含量均超标[1-3]。因为重金属污染导致的粮食减产达1000多万t，造成的经济损失达200多亿元；农业部监测发现，我国污灌耕地面积约140×104hm2，遭受重金属污染的耕地面积约为总面积的64.8%[4,5]。全国目前约有1.3×104hm2的耕地收到Cd污染，涉及11个省市的25个地区。某市的镉污染耕地面积达2500多公顷，稻田土壤含镉5-7mg/kg，部分地区稻米中镉含量超过0.4mg/kg[6,7]。中山大学2010年研究发现，从市售的稻米中随机抽取21种水稻品种镉和铅的超标高达10.3%。虽镉超标现象较

4、广泛，但南方市场上的镉污染比北方市场更严重，如湖南、江西等省的部分地区，稻米镉超标问题尤为突出。如何解决这种现象，消除安全隐患，解决镉污染危机，成为当今农业环境保护的重大问题。虽然目前科学家提出的多种镉污染土壤修复方法，但由于各种原因，未能有效地应用于修复大面积镉污染土壤。快速、有效、对环境友好的镉污染土壤修复方法急需研究发现。......1.2生物炭概述和性质生物炭(biochar)也称生物质炭，是有机生物质（秸秆、木屑、动物粪便和其他农林废弃物）在完全或部分缺氧和相对低温（＜700℃）的条件下，经热解碳化而产生的一种含碳丰富、性质稳定的物质[1

5、7]。生物炭具有多孔、容重小、比表面积大、带电荷丰富的特点，似的生物炭对营养物质、水分和重金属离子的吸持效果更好。同时由于生物炭所含的多碳芳香族结构，很难被微生物降解，能够将炭长期固定在土壤中，增加土壤的碳库储备，同时还可以缓慢释放营养物质供植物生长利用。生物炭还具有提高土壤肥力、促进作物生长、吸附土壤中重金属元素的作用，对于农业增产、农产品安全生产具有重要意义[18,19]。1.2.1生物炭物理性质生物炭具有较高的含碳量，其主要组成元素有C、H、O、N等。生物炭主要由芳香烃、单质碳、灰分和石墨等含碳丰富的物质组成。生物炭可由秸秆、木材、动物粪便、

6、污泥等农林废弃物制成，不同的材料、不同工艺制备的生物炭具有不同的性质[20]。植物性生物炭所含C元素含量要高于动物及污泥原料制备生物炭，前者约是后者的3倍左右。SchmidtandNoaek等研究发现，最终热解温度越高，所制备的生物炭中C含量越高，而H和O元素含量降低，原料中的有机物也燃烧成为灰分[21]。生物炭具有良好的孔隙结构和较大的比表面积，能够吸附营养物质、降低土壤容重、提高土壤保水率等作用，其中动物性生物炭的比表面积要远远大于植物性生物炭[22-29]。生物炭具有高度芳香化结构，其中还含有疏水性脂肪族的碳，所以它比其他有机质碳具备更好的吸

7、附性和稳定性，可以将物质长期固存在体内，不易释放，因此，可用于固碳减排和用于吸附有害物质。......第二章生物炭制备及理化性质分析2.1引言农林废弃物等均可制备成生物炭，我国是农业大国，每年产生的农林废弃物量巨大，如何有效利用这些生物质资源成为一大难题，目前许多废弃物多采用就地焚烧的方式处理，这样处理不但会引起环境污染，还会造成资源的浪费，不符合可持续发展的要求。将农林废弃物制成生物炭，不但可以将资源回收再利用，还对环境没有危害，变废为宝，利于农业循环发展。因此，本研究选用玉米秸秆、玉米芯和木屑作为制备生物质炭的原材料，通过对其基本理化性质及表面

8、吸附特性等方面的监测分析，为进一步开展不同生物质炭对溶液中重金属的吸附特性研究提供理论依据。......2.2试验材料与方