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改性蓝藻生物炭对镉污染土壤修复效果研究

改性蓝藻生物炭对镉污染土壤修复效果研究

作者：孙莉霞江南大学

学位级别：硕士

我国蔬菜种植面积占耕地面积的12.6%。随着城市化和集约化农业的快速发展,蔬菜地土壤重金属污染问题日益突出,据调查显示,我国蔬菜地土壤重金属污染类型多样,主要以中轻度污染为主,且区域分异明显,其中南方菜地Cd污染最为严重。近年来,... 详细信息

我国蔬菜种植面积占耕地面积的12.6%。随着城市化和集约化农业的快速发展,蔬菜地土壤重金属污染问题日益突出,据调查显示,我国蔬菜地土壤重金属污染类型多样,主要以中轻度污染为主,且区域分异明显,其中南方菜地Cd污染最为严重。近年来,蔬菜重金属污染报道时有发生,某些区域超标率最高可达90%。多年来,蓝藻水华暴发现象每年夏季时常发生,蓝藻资源化处理是解决其污染生态环境的重要途径。藻类生物质富含有机无机元素,可用于制备生物炭,吸附污染水体或土壤中的重金属及有机污染物,还可用于农田生态系统温室气体减排、土壤改良,提升耕地的可持续发展能力。但原始生物炭吸附能力一般较低,因此需要对其进行改性处理,以提高其吸附性能。本研究取太湖蓝藻为生物质原料,经改性处理后制得三种改性蓝藻生物炭(氧化镁浸渍(Mg-BC)、硅酸钠改性(Si-BC)、铁改性(Fe-BC))以及未改性处理的蓝藻生物炭(BC)。通过表征分析对改性蓝藻生物炭进行结构性能分析;通过吸附实验探究改性蓝藻生物炭对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附性能,同时结合吸附后材料的表征结果探究吸附机理;通过菠菜盆栽实验探讨不同添加量下改性蓝藻生物炭对Cd污染土壤的修复效果及固碳减排效应。主要研究结果如下:(1)表征结果表明:与BC相比,改性蓝藻生物炭具有更大的比表面积、更发达的孔容,Mg-BC比表面积(87.36 m·g)和孔体积(0.092 cm·g)最大,分别为BC的12和9.2倍;Si-BC(31.50 m·g)次之,是BC的4.3倍。FTIR、XRD、XPS和SEM-EDS结果表明Fe、Mg、Si三种元素成功负载在蓝藻生物炭表面,同时各改性蓝藻生物炭富含多种官能团(C-O、-OH、芳香性C=C和C=O等),由此推测改性蓝藻生物炭可以作为吸附剂用于修复Cd污染水体和土壤。(2)吸附实验表明:与BC相比,改性蓝藻生物炭对Cd(Ⅱ)具有饱和吸附量大、吸附速率较快、可重复利用等吸附性能。改性蓝藻生物炭的吸附动力学采用准二级动力学方程,以化学吸附为主,4 h左右达到吸附平衡;均符合Langmuir模型,Mg-BC、Si-BC和Fe-BC对Cd(Ⅱ)的饱和吸附量分别为446.26 mg·g、333.95 mg·g和262.93 mg·g,分别为BC的9.41、7.04和5.54倍;吸附热力学表明各蓝藻生物炭均为吸热的自发反应,温度升高有利于吸附。在吸附机理解析中发现离子交换和沉淀反应为蓝藻生物炭吸附Cd(Ⅱ)的主要机理。(3)盆栽实验表明:与BC相比,改性蓝藻生物炭可以更好地降低土壤中Cd的迁移性,修复土壤Cd污染,同时能改善土壤的理化性质、增强土壤肥力、降低菠菜生长过程中温室气体的排放、减少Cd对菠菜的毒害作用,从而促进菠菜生长,修复和促生效果与生物炭添加量成正比,5%添加量下效果最好。具体来讲,添加量为5%时Mg-BC、Si-BC和Fe-BC分别提升了土壤pH 1.59～1.78、1.66～2.12和0.59～1.50个单位;提升土壤有机质103.3%～124.6%、98.3%～126.5%和87.5%～118.9%;提升土壤CEC14.3%～38.1%、33.8%～51.6%和30.0%～48.7%;降低土壤有效态-Cd 85.4%～88.0%、88.7%～92.6%和83.5%～84.1%;土壤Cd形态分布从易溶态向残渣态转变,同时能增加菠菜生物量以及降低植株中Cd含量,使菠菜中Cd含量达到国家食品安全标准(<0.2mg·kg);分别降低CO排放量30.9%、28.1%和24.1%;降低NO排放量29.0%、23.9%和16.6%。总体而言,本研究选用蓝藻为原料制备改性生物炭,对水溶液中的Cd(Ⅱ)有较高的去除能力;在Cd污染土壤的修复中,能有效降低土壤有效性和菠菜中Cd的累积量,降低菠菜生产过程中温室气体排放,可以同时达到修复Cd污染土壤、蓝藻资源化利用和土壤固碳减排的目的,为改善生态环境和保障蔬菜作物食品安全提供技术支撑。

关键词：蓝藻改性生物炭镉土壤修复

改性生物炭在Cd(Ⅱ)污染修复中的研究进展

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环境科学与技术 2023年第S2期46卷 184-193页

作者：孙莉霞郁红艳郑雷滕跃邹路易吕付江南大学环境与土木工程学院土壤污染与修复实验室江苏无锡214122

水溶液以及土壤中Cd(Ⅱ)污染会导致水产品、农林产品中Cd(Ⅱ)富集,对人体健康造成严重损害。生物炭是在低氧条件下加热生物质而产生的富含碳的多孔固体,被认为是环境友好的吸附剂,广泛应用于Cd(Ⅱ)的去除中。为了提高生物炭的安全性、... 详细信息

水溶液以及土壤中Cd(Ⅱ)污染会导致水产品、农林产品中Cd(Ⅱ)富集,对人体健康造成严重损害。生物炭是在低氧条件下加热生物质而产生的富含碳的多孔固体,被认为是环境友好的吸附剂,广泛应用于Cd(Ⅱ)的去除中。为了提高生物炭的安全性、高效性以及可重复性,选择对生物炭进行改性处理,改性后的生物炭相比原始生物炭具有更大的比表面积和更丰富的表面官能团,在对Cd(Ⅱ)的去除中更具优势。因此,该文综述了近10年改性生物炭对水溶液以及土壤中Cd(Ⅱ)的去除研究,主要包括不同改性方法对Cd(Ⅱ)的去除效果以及相关机理,并且对未来的研究方向进行了展望。

关键词：改性生物炭镉污染修复效果机理

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BTTN与NG混合物的电喷雾电离质谱研究

含能材料 2004年第3期12卷 165-167,M005页

作者：张敏孙莉霞陈智群西安近代化学研究所陕西西安710065

利用大气压电喷雾电离液相色谱质谱联用(API ESI LC MS)技术分离和检测丁三醇三硝酸酯(BTTN)和丙三醇三硝酸酯(NG)的二元混合物,BTTN和NG的分离用反相高效液相色谱在C18柱上进行,在225nm处实施。乙醇水(1 1,V/V)混合液为流动相,流速... 详细信息

利用大气压电喷雾电离液相色谱质谱联用(API ESI LC MS)技术分离和检测丁三醇三硝酸酯(BTTN)和丙三醇三硝酸酯(NG)的二元混合物,BTTN和NG的分离用反相高效液相色谱在C18柱上进行,在225nm处实施。乙醇水(1 1,V/V)混合液为流动相,流速为0.2ml·min-1.研究了CapEx电压、pH值的变化、反吹气温度、电离方式对BTTN和NG质谱的影响。结果表明,用负离子方式检测,CapEx电压、pH值分别为-100V和7,反吹气温度为100℃时可得到较理想的质谱图。

关键词：分析化学硝基化合物电喷雾电离-液相色谱-质谱(API-ESI-LC-MS) 丁三醇三硝酸酯(BTTN) 丙三醇三硝酸酯(NG)

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动态热机械分析预估极限抗压性能

火炸药学报 2002年第4期25卷 75-77页

作者：范夕萍刘子如孙莉霞李生慧白锦芳西安近代化学研究所陕西西安710065

以 ANA发射药为例研究用动态热机械分析 (DMA)测定动态力学性能预估破坏 (极限 )抗压强度σb和极限压缩率λb的方法。应用与动态模量叠合主曲线相同的水平位移因子 ,极限抗压强度和压缩率的数据分别与动态储能模量和储能柔量主曲线有很... 详细信息

以 ANA发射药为例研究用动态热机械分析 (DMA)测定动态力学性能预估破坏 (极限 )抗压强度σb和极限压缩率λb的方法。应用与动态模量叠合主曲线相同的水平位移因子 ,极限抗压强度和压缩率的数据分别与动态储能模量和储能柔量主曲线有很好的叠合。结果表明 ,σb和 λb的预估值与实测值的偏差均在测试误差范围内。

关键词：动态热机械分析预估 ANA发射药 DMA 极限抗压性能

NEPE-5复合固体推进剂物理老化寿命的预估

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火炸药学报 2003年第1期26卷 43-46页

作者：范夕萍刘子如孙莉霞阴翠梅西安近代化学研究所陕西西安710065

用动态热机械分析仪(DMA)测定了老化NEPE-5推进剂的动态力学性能,确定了物理老化对其力学性能的影响,并以此作为失效的主要模式。依据时间—温度叠加原理,老化NEPE-5的贮能模量、贮能柔量和损耗柔量沿频率(横坐标)进行叠合得主曲线,而... 详细信息

用动态热机械分析仪(DMA)测定了老化NEPE-5推进剂的动态力学性能,确定了物理老化对其力学性能的影响,并以此作为失效的主要模式。依据时间—温度叠加原理,老化NEPE-5的贮能模量、贮能柔量和损耗柔量沿频率(横坐标)进行叠合得主曲线,而这些主曲线沿纵坐标与未老化的主曲线进行叠合所得的垂直位移因子随老化时间的增长有突变点,把该点所对应的老化时间视为失效时间。同时根据WLF方程获得了老化活化能,依据所得的活化能和失效时间,利用点斜法预估了NEPE-5推进剂的物理老化寿命。

关键词： NEPE-5复合固体推进剂物理老化寿命老化速率失效判据动力学性能寿命估计

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走不出的故乡

作者：孙莉霞

来源：南通市图书馆图书评论

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改善高燃速推进剂安定性的途径

含能材料 2004年第1期12卷 10-14页

作者：衡淑云潘统学刘子如孙莉霞张林军西安近代化学研究所陕西西安710065

DSC、甲基紫试验和失重试验研究了高燃速推进剂的热安定性。借助热加速老化试验,得到了65℃、75℃、85℃和95℃下推进剂热分解期间有效安定剂随时间的变化曲线。在寿命计算中,视消耗50%有效安定剂所需时间(τ)为推进剂安全储存寿命的终... 详细信息

DSC、甲基紫试验和失重试验研究了高燃速推进剂的热安定性。借助热加速老化试验,得到了65℃、75℃、85℃和95℃下推进剂热分解期间有效安定剂随时间的变化曲线。在寿命计算中,视消耗50%有效安定剂所需时间(τ)为推进剂安全储存寿命的终点。对不同温度(T)下的τ值,用线性最小二乘法按Bethelot方程T=a+blogτ进行了拟合。借助所得方程,预估了30℃时4种高燃速推进剂的安全储存寿命。结果表明:含1,3 二甲基 1,3 二苯脲(C2)和CdO的推进剂(A)、含间苯二酚(ReS)、C2和CdO的推进剂(B)和含C2和ReS的推进剂(C)的相对热安定性的降低次序为:A>B>C。用安定剂CdO部分或全部取代ReS可使高燃速推进剂的热安定性提高,储存寿命延长。密闭储存是改善含ReS推进剂安定性和延长该推进剂储存寿命的有效途径。

关键词：高燃速推进剂安定性储存寿命密闭储存间苯二酚

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论新社会阶层是中国共产党重要的执政资源

中州学刊 2009年第4期 20-22页

作者：李明斌孙莉霞信阳师范学院当代马克思主义研究所河南信阳464000 潢川县广播电视大学河南潢川465150

中国共产党代表最广大人民群众的根本利益,必然也代表和维护新社会阶层的利益。工人、农民、知识分子等是党的基本依靠力量,是党的重要阶级基础和群众基础,而新社会阶层为我国社会主义建设事业做出了重要贡献,是中国特色社会主义事业的... 详细信息

中国共产党代表最广大人民群众的根本利益,必然也代表和维护新社会阶层的利益。工人、农民、知识分子等是党的基本依靠力量,是党的重要阶级基础和群众基础,而新社会阶层为我国社会主义建设事业做出了重要贡献,是中国特色社会主义事业的建设者,是党的群众基础的重要组成部分,是党在新时期执政的重要政治资源。因此,应该吸收新社会阶层中的优秀分子入党并加强教育与管理,加强对新社会阶层人员的政治引导并善于表达新社会阶层的利益诉求。

关键词：新社会阶层中国共产党执政资源

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苯甲酸酯类液晶的CI、EI质谱研究及比较

质谱学报 2004年第3期25卷 169-171页

作者：张敏孙莉霞史真西安近代化学研究所陕西西安710065 西北大学化学系陕西西安710059

通过对苯甲酸酯类液晶的化学电离 ( CI)、热电离 ( EI)质谱研究及其比较可以发现 ,苯甲酸酯类液晶的EI质谱无分子离子峰 ,碎片离子明显 ,而 CI质谱分子离子峰几乎均为基峰且有苯甲酸类、醇类的互补离子峰。

关键词：苯甲酸酯类液晶化学电离质谱热电离质谱气相色谱-质谱