生物炭覆盖对底泥氮、磷释放的影响及其吸附性能研究

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1、分类号——————————————————————————密级UDC研究生学位论文生物炭覆盖对底泥氮、磷释放的影响及其吸附性能研究研究生姓名李扬指导教师姓名李锋民申请学位级别硕士专业名称环境科学论文答辩日期2013年5月23日学位授予日期2013年6月谨以此论文献给所有关心和帮助过我的人---------李扬生物炭覆盖对底泥氮、磷释放的影响及其吸附性能研究学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已

2、经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日---------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部

3、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日生物炭覆盖对底泥氮、磷释放的影响及其吸附性能研究摘要近几十年国内外对底泥污染治理技术的研究日益重视，底泥疏浚这类异位处理技术由于耗资大、易造成二次污染而不适宜用于经济条件欠发达的地区，而原位处理技术由于耗资较少、易于操作逐渐成为研究的热点。其中原位覆盖技术经过几

4、十年的模拟研究，国内外已经有许多成功应用的工程案例，在目前国内底泥污染严重的背景下，原位覆盖技术有广阔的应用前景。生物炭（Biochar）是由农林废弃物等生物质材料在限氧或无氧条件下热解形成的一种固态的、含碳量丰富、多孔状的材料，随着生物炭固碳能力及改良土壤能力的广泛研究，生物炭在国际上受到了越来越多的重视。由于生物炭稳定性强、比表面积巨大、吸附能力强等特性，具有作为底泥原位覆盖材料的潜力，因此本研究主要针对生物炭对底泥污染物释放的抑制效果，初步探讨其抑制机理，为生物炭实际应用与底泥污染治理提供理论支撑和数据支持。在南四湖采集芦竹、芦苇及花生壳和玉米芯

5、，在限氧条件下烧制成不同种类、不同温度梯度的生物炭，经过适当预处理后，对其理化性质进行了表征，结果如下：热解温度为500℃时，生物炭C元素含量即达到80%，热解温度300-600℃范围内，C含量随温度的升高而升高，O、H含量相应减少；FTIR图谱表明随着热解温度升高，非极性基团数量减少，电负性程度降低；花生壳生物炭溶解性氨-1氮释放量较其他3种生物炭的释放量大，为36.79mg·kg，玉米芯生物炭的可溶-1性正磷酸盐释放量最大，为70.64mg·kg。生物炭的对污染物的吸附能力与其能否作为底泥原位覆盖材料直接相关，为探讨生物炭的对水中氨氮和亚甲基蓝的吸

6、附能力，设计了一系列吸附试验，等温吸附试验结果如下：芦竹、芦苇生物炭对氨氮有一定的吸附效果，经过酸洗去除-1灰分的芦苇生物炭的理论最大吸附量最大，为1902.59mg·kg；随制备温度的升高，芦苇生物炭对氨氮的吸附能力相应减弱；Langmuir模型和Freundlich模型均能很好的拟合吸附结果。生物炭对水中亚甲基蓝吸附能力强于对氨氮的吸附能-1力。芦竹生物炭的最大吸附量较其余5种生物炭的吸附量高，为6877.57mg·kg；-1芦苇生物炭亚甲基蓝最大吸附量随热解温度升高而升高，从4070.00mg·kg升至-15030.18mg·kg；芦苇生物炭亚甲

7、基蓝吸附能力排序为：CR500＞CR600＞CR400＞CR300。在模拟反应器中将芦竹、芦苇、花生壳和玉米芯4种生物炭原位覆盖在污染底泥上，研究了对底泥污染物释放的抑制作用，结果如下：未覆盖生物炭的对照-1-1组上覆水氨氮浓度在第25d达到最大值4.27mg·L，之后稳定在4.02mg·L左-1右，而4种生物炭处理组在第25d以后，氨氮浓度稳定在0.3mg·L以下，其中芦苇处理组抑制效果最明显，氨氮累积释放量减少了85.61%，4种生物炭对氨氮释放的抑制效果无显著性差异，均可以有效减少底泥氨氮的释放总量并降低释放速率；4种生物炭处理组上覆水亚硝态氮浓

8、度在第9~22d呈现先下降后升高的-1-1趋势，之后稳定在0.024mg·L至0.040mg·