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环境工程学报 2021年第7期15卷 2379-2388页

作者：欧阳婷婷蔡超林姗娜李云驹张又弛中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室厦门361000 中国科学院大学北京100049 云南磷化集团有限公司国家磷资源开发利用工程技术研究中心昆明650600

生物炭和磷基材料是常用土壤重金属钝化材料,但单一施用均存在一定不足。为了更好发挥生物炭和磷基材料的作用,开展了炭基和磷基复配材料修复重金属镉(Cd)污染土壤研究。制备了猪粪生物炭(B)、浮选尾矿(F)、黄磷渣(H)、猪粪炭-浮选尾矿... 详细信息

生物炭和磷基材料是常用土壤重金属钝化材料,但单一施用均存在一定不足。为了更好发挥生物炭和磷基材料的作用,开展了炭基和磷基复配材料修复重金属镉(Cd)污染土壤研究。制备了猪粪生物炭(B)、浮选尾矿(F)、黄磷渣(H)、猪粪炭-浮选尾矿复配材料(BF)和猪粪炭-黄磷渣复配材料(BH)5种钝化材料,并探讨了这些材料对溶液中Cd^(2+)吸附-解吸特性和对土壤Cd污染的钝化修复效果。结果表明,BF和BH对Cd^(2+)的吸附均能在6 h内达到平衡,吸附速率高于F而低于B或H。5种钝化材料对Cd^(2+)的吸附能力排序为:H>BH>B>BF>F。将5种材料以1%或5%比例施入污染土壤后,土壤Cd有效态含量降低幅度均可达70%以上;Cd有效态含量降低幅度均随材料施用比例增加而增加。复配材料BF和BH未表现出加和效应,其钝化效果介于单一生物炭处理和单一磷基材料处理之间。炭基和磷基复配材料能够有效吸附和钝化Cd,其中含黄磷渣的复配材料较含浮选尾矿的材料具有更好的Cd钝化效果。本研究结果可为复配修复土壤材料的开发提供参考。

关键词：土壤修复生物炭磷矿废弃物复配材料镉污染钝化修复

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生物炭基土壤调理剂对污染土壤中油白菜吸收镉的影响

生物炭基土壤调理剂对污染土壤中油白菜吸收镉的影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第二十次会议暨农田土壤污染与修复研讨会

作者：张又弛林姗娜王宏陈佳俐孙健蔡超中国科学院城市环境研究所

生物炭是城乡固体废弃物热裂解产物,具有较好的重金属吸附能力,在土壤重金属污染修复领域具有良好的应用前景。利用生物炭与其他材料制备复合土壤调理剂,能够发挥协同作用,提高镉污染修复效果。但是,复合土壤调理剂的组分种类和配比会... 详细信息

生物炭是城乡固体废弃物热裂解产物,具有较好的重金属吸附能力,在土壤重金属污染修复领域具有良好的应用前景。利用生物炭与其他材料制备复合土壤调理剂,能够发挥协同作用,提高镉污染修复效果。但是,复合土壤调理剂的组分种类和配比会影响其对镉离子的吸附性能,高效、低成本、环境友好的生物炭基复合土壤调理剂仍有待研发。本研究选取猪粪炭(PMBC)为研究对象,分别与腐殖酸材料(HM)和含磷材料(钙镁磷肥(Ca P)、磷矿浮选废弃物(FP)和磷矿擦洗废弃物(SP))复配,制备四种复合土壤调理剂,包括猪粪炭与腐殖酸质量比1:1制备的BC-H型调理剂、猪粪炭与腐殖酸和含磷材料质量比5:3:2制备的BC-H-Ca P型、BC-H-FP型和BC-H-SP型调理剂,探讨不同生物炭基复合土壤调理剂对旱地土壤镉污染的修复效果,为镉污染土壤修复提供科学支撑。等温吸附实验结果表明:五种修复材料均能吸附镉离子,猪粪炭对镉离子的饱和吸附量为33.3 mg/g,腐殖酸材料次之,为18.7 mg/g,钙镁磷肥、磷矿浮选废弃物和磷矿擦洗废弃物对镉离子的饱和吸附量分别为11.7 mg/g、6.99 mg/g和5.60 mg/g。当利用猪粪炭与腐殖酸材料、含磷材料制备复合调理剂,不同复配方式影响调理剂对镉离子的吸附,BC-H-Ca P型调理剂对镉离子的吸附量及其溶液平衡p H最高,BC-H-SP型调理剂对镉离子的吸附量及其溶液平衡p H最低。腐殖酸材料的有机络合机制和含磷材料的沉淀与共沉淀机制对猪粪炭吸附镉离子机理起到补充强化作用,同时猪粪炭和钙镁磷肥对溶液平衡p H的显著提升促进了材料对镉离子的吸附。当复合土壤调理剂应用于镉污染土壤修复中,种植油白菜的田间小区实验结果表明:相比对照实验组,施加猪粪炭或者复合土壤调理剂后土壤p H、有机质含量和阳离子交换量均呈现升高趋势,不同土壤调理剂处理组间没有显著差异。施加土壤调理剂会降低土壤有效态镉含量,BC-H-FP型和BC-H-SP型复合土壤调理剂对氯化钙浸提态镉含量的降低效果最好,分别降低46.4%-53.8%和40.2%-44.4%。对于油白菜,施加土壤调理剂会促进油白菜生长,尤其是猪粪炭-腐殖酸-含磷材料复合调理剂处理组中,油白菜可食部位和根部生物量显著增加。当土壤调理剂输入污染土壤后,能降低油白菜对镉的吸收,复合土壤调理剂处理组中油白菜对镉吸收量降低幅度高于猪粪炭处理组。在四种复合土壤调理剂中,猪粪炭与腐殖酸材料及磷矿浮选废弃物组成的BC-H-FP型调理剂对于油白菜镉含量的降低效果最好,油白菜可食部位从对照组的2.45±0.18 mg/kg降为1.59±0.18 mg/kg(1.7 t/ha处理组)和1.68±0.21mg/kg(3.4 t/ha处理组)。综上所述,猪粪炭与腐殖酸材料、含磷材料制备复合土壤调理剂,发挥了对镉离子的协同固持作用,降低土壤镉污染带来的食品安全危害风险。但是不同复合调理剂在镉溶液体系和污染土壤体系中作用效果存在差异,复合土壤调理剂各种组分间相互作用及其与土壤中镉离子的反应机理仍待深入研究。

关键词：生物炭复合土壤调理剂镉污染磷矿废弃物旱地土壤

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