蘭州地區(qū)植物PAHs超累積特性和生物炭對土壤PAHs污染修復初探及對策.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷加劇和人們生活水平的提高，生產(chǎn)生活過程所產(chǎn)生的有機污染物向環(huán)境中的排放量持續(xù)增長，對陸生生態(tài)系統(tǒng)尤其是土壤環(huán)境質(zhì)量帶來了嚴重的影響。多環(huán)芳烴（PAHs）作為一類典型持久性有機污染物，具有毒性、持久性和生物蓄積性，可沿食物鏈富集，并可通過呼吸作用、皮膚接觸和飲食攝取等暴露途徑進入人體，從而帶來健康風險。目前，陸生生態(tài)系統(tǒng) PAHs污染及環(huán)境多介質(zhì)遷移歸趨行為已被廣大研究者們所普遍關(guān)注，PAHs污染修復相關(guān)研

2、究與治理技術(shù)的研發(fā)也日趨凸顯出其重要的作用和地位。本碩士論文對蘭州地區(qū)部分較為常見的植物對 PAHs的富集效果進行了初步篩選，以期選出PAHs富集能力較強的植物，擬提出適合蘭州地區(qū)的多種植物聯(lián)合修復陸生生態(tài)系統(tǒng) PAHs污染的對策及方案；論文還對以蘭州地區(qū)特色農(nóng)牧業(yè)廢棄物為原材料制備的生物炭進行了性質(zhì)及結(jié)構(gòu)表征，并初步探討了其對土壤中 PAHs的去除效果，以期篩選出基于農(nóng)牧業(yè)特色廢棄物制備的、可有效修復土壤中 PAHs的生物炭材料。本論

3、文研究結(jié)果可為蘭州地區(qū)陸生生態(tài)系統(tǒng) PAHs污染的植物修復及基于地方特色的農(nóng)牧業(yè)廢棄物資源化利用對土壤中 PAHs修復效率的提高提供基本科學數(shù)據(jù)和理論指導，旨在改善蘭州地區(qū)生態(tài)環(huán)境及居住環(huán)境，為地方 PAHs污染治理提供技術(shù)支撐。論文主要得到結(jié)論如下：
　　（1）蘭州地區(qū)部分較常見植物 PAHs超累積特性研究：在本研究中 PAHs含量最高的草本植物為灰綠藜，喬木類為棗樹。所采集的植物樣品中，低環(huán)PAHs含量明顯高于高環(huán)PAHs，且

4、累積特性表現(xiàn)為：植物葉片表面積越大，根系越發(fā)達，越有利于吸收陸生生態(tài)環(huán)境中的PAHs。
　?。?）基于幾種農(nóng)牧業(yè)廢棄物制備的生物炭理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)表征：隨著熱解溫度增加，生物質(zhì)材料結(jié)構(gòu)的破壞程度加大，生物炭產(chǎn)率普遍呈下降趨勢，灰分所占比例逐漸增加；生物炭中元素含量、比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)受原料和制備溫度的影響，且比表面積變化趨勢與微孔體積相同；熱解溫度較高時，生物質(zhì)炭化更為完全，揮發(fā)性有機質(zhì)從碳表面流失，產(chǎn)生微孔，使比表面積大幅增加；此

5、外，生物炭富含羥基、羧基、羰基等有機官能團，以及碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等無機礦物部分。隨著溫度的升高，生物炭中含氧官能團數(shù)量趨于減少，堿性和芳香化程度增加，吸附能力應逐漸增強。以牛糞為原料500℃下制備的生物炭（C500）和以羊糞為原料600℃下制備的生物炭（S600）中芳香炭、羥基和無機鹽類含量高于以小麥秸稈和花生殼為原料300℃下制備的生物炭（W300、P300），生物炭特殊的結(jié)構(gòu)和官能團種類直接影響了其修復效果。
　?。?）

6、基于幾種農(nóng)牧業(yè)廢棄物制備的生物炭對土壤PAHs污染的修復效果：生物炭對不同環(huán)數(shù)PAHs的室內(nèi)土壤模擬降解效率不同，低環(huán)PAHs在試驗初期降解效率較高，推測低環(huán) PAHs揮發(fā)性較高，親脂疏水性較低，易于降解；高環(huán) PAHs則主要在第二、三周被去除；同一溫度下，以牛糞、羊糞為原料制備的生物炭對土壤中 PAHs的修復效果優(yōu)于以小麥秸稈、花生殼為原料制備的生物炭。研究結(jié)果還表明，生物炭對室內(nèi)土壤中 PAHs降解有促進作用，其芳香化程度越高，對P

7、AHs的吸附能力越強，但當生物炭對PAHs的固定作用過強時會降低PAHs的生物有效性，使其不易被微生物降解。
　?。?）PAHs污染修復對策：對于陸生生態(tài)系統(tǒng)的植物修復，考慮植物生理特征及修復時間，可采用多種植物聯(lián)合種植方式，如選用棗樹造林，同時種植灰綠藜，最大限度利用時間和空間。對于土壤 PAHs修復，可考慮修復效果最好的為以牛糞為原料500℃下制備的生物炭（C500），該生物炭 PAHs本底含量和毒性當量濃度生態(tài)風險較低，在安