污泥生物炭與紫花苜蓿聯(lián)合修復(fù)離子型稀土尾礦土壤機(jī)制.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：博士學(xué)位論文博士學(xué)位論文2018年01月18日學(xué)位類別：工學(xué)博士作者姓名：羅才貴學(xué)科專業(yè)：礦業(yè)工程研究方向：稀土礦山環(huán)境與生態(tài)修復(fù)污泥生物炭與紫花苜蓿聯(lián)合修復(fù)離子型稀土污泥生物炭與紫花苜蓿聯(lián)合修復(fù)離子型稀土尾礦尾礦土壤土壤機(jī)制機(jī)制Themechanismofionicrareearthtailingsoilbythecombinedrestationofsludgebioalfalfa指導(dǎo)教師：羅仙平教授鄧揚(yáng)

2、悟副教授江西理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要離子型稀土礦是我國極其重要的稀土礦產(chǎn)資源，早期采用池浸和堆浸工藝進(jìn)行開采，造成了嚴(yán)重的礦區(qū)生態(tài)失衡，形成了大量離子型稀土尾礦（以下簡稱“稀土尾礦”），迫切需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。然而，目前稀土尾礦土壤生態(tài)修復(fù)存在修復(fù)障礙因子不清、適宜的土壤改良劑缺乏以及稀土脅迫下的稀土尾礦土壤有效修復(fù)措施不足等問題。基于此，本文在弄清稀土尾礦土壤修復(fù)障礙因子的基礎(chǔ)上，針對(duì)市政污泥亟待合理處置的現(xiàn)狀，將市政污泥以熱解方式

3、制備轉(zhuǎn)化成污泥生物炭并選作土壤改良劑，以退化土壤中常用的紫花苜蓿為修復(fù)植物，在室內(nèi)進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)，考察污泥生物炭與紫花苜蓿聯(lián)合修復(fù)對(duì)稀土尾礦土壤理化性質(zhì)與微生物群落的影響以及紫花苜蓿的生長響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)探尋聯(lián)合修復(fù)對(duì)釔脅迫下稀土尾礦土壤的作用機(jī)制以及紫花苜蓿的響應(yīng)，為更好地實(shí)現(xiàn)離子型稀土尾礦土壤生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐參考。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：（1）采集稀土尾礦土壤，系統(tǒng)分析了土壤理化性質(zhì)以及重金屬和稀土含量，結(jié)果表

4、明：稀土尾礦土壤砂粒含量高（76.880.38%），容重大（1.520.19），總孔隙度和pH值（僅為4.980.02）小，持水性差，肥力（有機(jī)質(zhì)、全氮以及堿解N、有效P和速效K等）低，均低于周邊正常土壤。XRD和SEMEDS顯示土壤的主要無機(jī)礦物是石英，元素以Si、Al、K、Fe、O、C等為主，且C和K含量較低，土壤表面形貌為層狀，顆粒間較為疏松，粘土含量低，團(tuán)聚性差。土壤中僅Pb元素略超中國和江西省土壤背景值，其他重金屬均不超標(biāo)，稀

5、土總量也低于周邊正常土壤，因此，稀土尾礦土壤修復(fù)的障礙因子是土壤理化性質(zhì)差，而非土壤重金屬和稀土含量的超標(biāo)。（2）將市政污泥制備成污泥生物炭，考察了熱解終溫（300~700℃）與時(shí)間（2h和4h）對(duì)其性質(zhì)的影響，結(jié)果表明：隨著熱解終溫和時(shí)間的增大，污泥生物炭的pH值（2.13%~29.21%）不斷上升，但電導(dǎo)率（23.61%~65.98%）、有機(jī)質(zhì)（25.75%~94.25%）、全氮（33.33%~98.05%）、速效養(yǎng)分（堿解N、有效

6、P和速效K）以及C、H、O、N、S等含量均不同程度地下降，比表面積和CN比則先增大后減小，以SBC5002為最佳（分別可達(dá)61.2617m2g1和34.800.44），其顆粒（除SBC7004外）孔徑主要是介孔。污泥的重金屬均未超標(biāo)，但所有污泥生物炭的Cu和Zn超標(biāo)，部分污泥生物炭的Cd和Pb也超標(biāo)。污泥與污泥生物炭的主要無機(jī)成分是石英，兩者表面均具有碳氧鍵（CO）、羥基（OH），但污泥生物炭含有芳香族（C=C和CH等）官能團(tuán)。污泥形貌