生物炭對(duì)重金屬污染沉積物的鈍化修復(fù)效應(yīng).pdf

1、隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展，大量重金屬污染物通過大氣沉降、水土流失、廢水排放、雨水淋溶與沖刷進(jìn)入了水環(huán)境，最終匯集到湖泊并富集到沉積物中，造成湖泊重金屬污染不斷加劇。作為新型環(huán)境功能材料，生物炭因其特有的性質(zhì)，通過靜電吸附、離子交換、表面絡(luò)合和共沉淀等方式能有效降低土壤重金屬的活性和毒性，起到修復(fù)土壤的作用。然而，目前關(guān)于生物炭運(yùn)用到湖泊沉積物中進(jìn)行重金屬的修復(fù)效果研究甚少，本研究以大冶市礦區(qū)典型的重金屬污染湖泊作為研究對(duì)象，展開沉積物重

2、金屬污染現(xiàn)狀的調(diào)查，探討生物炭對(duì)重金屬的吸附特性，利用稻桿生物炭模擬研究了沉積物的重金屬鈍化修復(fù)，研究生物炭修復(fù)后水體重金屬含量與形態(tài)變化，并結(jié)合植物毒性實(shí)驗(yàn)和生物可利用性實(shí)驗(yàn)(Physiologically Based ExtractionTest)，探討生物炭修復(fù)重金屬污染沉積物的可行性，主要的研究結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)大冶湖的沉積物重金屬污染狀況進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，以湖北省土壤背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用地質(zhì)累積指數(shù)法進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，

3、4種重金屬的污染程度排序?yàn)镃d＞Cu＞Pb＞Zn。最主要的污染物是Cd，極強(qiáng)污染;其次是Cu，主要為強(qiáng)污染，然后是Pb和Zn，分別以中污染和輕污染為主。潛在生態(tài)危害指數(shù)法進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，4種重金屬的風(fēng)險(xiǎn)程度排序?yàn)镃d＞Cu＞Pb＞Zn。風(fēng)險(xiǎn)最高的污染物是Cd，均達(dá)到極強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn);其次是Cu，有強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)和中等風(fēng)險(xiǎn);Pb、Zn的風(fēng)險(xiǎn)輕微。所有采樣點(diǎn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)都屬極強(qiáng)。
　　(2)通過對(duì)生物炭吸附特性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著溶液pH值的

4、增加，生物炭對(duì)Pb2+的吸附量逐漸增加，在pH為5時(shí)達(dá)到平衡。重金屬在生物炭上的吸附過程可以被劃分為快吸附和慢吸附兩個(gè)階段，4種重金屬的吸附過程均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附速率主要由化學(xué)吸附控制。對(duì)比不同重金屬的吸附速率和平衡時(shí)間可以發(fā)現(xiàn)，稻桿生物炭對(duì)Zn2+的吸附最快，對(duì)Pb2+的吸附最慢。生物炭對(duì)Pb2+具有最高的吸附容量，其次是Cd2+、Zn2+和Cu2+，可以作為吸附劑應(yīng)用于水體重金屬污染的治理。
　　(3)通過施用不同添加

5、量的生物炭對(duì)重金屬污染沉積物進(jìn)行鈍化發(fā)現(xiàn)，生物炭能提高沉積物的pH值，同時(shí)，隨著生物炭用量的增加，沉積物Eh值也有升高的趨勢。上覆水的溶解態(tài)重金屬濃度隨著生物炭添加量增加而顯著降低(P＜0.05)。與對(duì)照相比，5％生物炭添加量使間隙水中溶解態(tài)Cu和Zn的濃度隨著生物炭量的增加而顯著降低（P＜0.05），從而減少了由間隙水向上覆水的釋放風(fēng)險(xiǎn)。生物炭的鈍化使沉積物中酸溶態(tài)重金屬濃度顯著降低，且酸溶態(tài)隨時(shí)間呈現(xiàn)減少的趨勢。在5％生物炭添加量時(shí)

6、，酸溶態(tài)Pb降低幅度高達(dá)79.4％，且隨著時(shí)間的推移，酸溶態(tài)整體均有下降，可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)出現(xiàn)顯著增加的現(xiàn)象。
　　(4)生物炭對(duì)家獨(dú)行菜（Lepidium sativum）的發(fā)芽率沒有顯著作用，但是對(duì)家獨(dú)行菜生長有顯著的改善。在生物炭添加量為5％時(shí)，莖長、根長分別比對(duì)照增加25.7％和32.6％。通過生物可利用實(shí)驗(yàn)(PBET)發(fā)現(xiàn)，PBET Cu、Zn、Pb和Cd隨著生物炭用量的增加顯著減少，PBET Cu降低幅度達(dá)到9.8％，