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环境科学 2024年

作者：杨婷婷江胜国梁凯杨宗政徐应明天津市地质研究和海洋地质中心山东司南检测技术有限公司天津科技大学化工与材料学院农业农村部环境保护科研监测所

为探讨铁锰改性不同原料生物炭(FM-BC)对Cd污染碱性农田土壤修复效应的影响，以树枝、榴莲壳和玉米秸秆为原料制备FM-BC，通过水体吸附试验和土壤培养试验研究了FM-BC性质，及其对水体Cd(II)的吸附性能和碱性土壤有效态Cd含量(DTPA-Cd)... 详细信息

为探讨铁锰改性不同原料生物炭(FM-BC)对Cd污染碱性农田土壤修复效应的影响，以树枝、榴莲壳和玉米秸秆为原料制备FM-BC，通过水体吸附试验和土壤培养试验研究了FM-BC性质，及其对水体Cd(II)的吸附性能和碱性土壤有效态Cd含量(DTPA-Cd)和Cd形态分布的影响。结果表明，铁锰改性后，生物炭的比表面积、总孔体积和氧含量得到了显著改善和提升。FM-BC对水体Cd(II)最大吸附量为50.71 ～ 98.09 mg·g-1，较BC提高了1.61 ～ 4.27倍。添加0.5% ～ 3% FM-BC使土壤DTPA-Cd含量显著降低了11.77% ～ 37.73%，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态组分增加了8.61% ～ 13.72%和6.74% ～ 35.05%，降低了土壤中Cd的活性。铁锰改性榴莲壳生物炭(FM-DBC)对土壤DTPA-Cd的钝化效果显著优于铁锰改性树枝生物炭(FM-RBC)和铁锰改性玉米秸秆壳生物炭(FM-YBC)。表征结果表明，FM-DBC含有大量CO32-、C—O、Fe—O和Mn—O等吸附位点，主要通过沉淀和络合反应吸附镉，在镉污染碱性农田土壤修复方面具有较大的应用潜力。

关键词：铁锰改性生物炭原料镉污染土壤修复

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铁锰改性椰壳炭对土壤镉形态及水稻吸收积累镉的影响

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环境科学研究 2019年第5期32卷 857-865页

作者：罗海艳李丹阳刘寿涛宋正国刘玉玲刘孝利铁柏清湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128 重金属污染耕地安全高效利用湖南省工程研究中心湖南长沙410128 农业部南方产地污染防控重点实验室湖南长沙410128 农业部环境保护科研监测所天津300191

为研究椰壳炭(coconut shell biochar,简称"CSB")及铁锰改性椰壳炭(Fe-Mn modified coconut shell biochar,简称"FM-CSB")对土壤中Cd的钝化效果及对水稻吸收积累Cd的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比为0. 5%的CSB与质量比为0... 详细信息

为研究椰壳炭(coconut shell biochar,简称"CSB")及铁锰改性椰壳炭(Fe-Mn modified coconut shell biochar,简称"FM-CSB")对土壤中Cd的钝化效果及对水稻吸收积累Cd的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比为0. 5%的CSB与质量比为0. 05%、0. 1%、0. 2%、0. 5%的FM-CSB对南方酸性污染稻田土壤pH、Cd的形态变化及水稻各部位吸收积累Cd的差异性.结果表明:与CK相比,施加CSB与FM-CSB均能提升土壤pH,当FM-CSB施加量高于0. 1%时效果显著(P改性CSB处理.相比于CK处理,施加CSB与FM-CSB处理均可使土壤中w(弱酸可溶态Cd)随着水稻的生长而逐渐降低,而w(可还原态Cd)、w(可氧化态Cd)与w(残渣态Cd)则呈升高趋势,其中0. 5%FM-CSB处理对土壤中w(弱酸可溶态Cd)的降低效果最佳.随着FM-CSB添加量的增加,水稻各部位及稻米中w(Cd)均逐渐降低,施加0. 5%FM-CSB时的降Cd效果最佳,可使水稻根、茎、叶、壳与糙米中w(Cd)比CK分别下降48. 66%、54. 64%、45. 11%、31. 64%与48. 94%,并增产39. 33%,而施加量同为0. 5%时的FM-CSB处理下的降Cd效果显著高于未改性的CSB.研究显示,施加0. 5%CSB与0. 05%～0. 5%的FM-CSB均可钝化土壤中Cd并降低水稻对Cd的吸收,且施加相同量的FM-CSB对Cd的钝化效果优于CSB.可见,FM-CSB可钝化土壤中Cd、降低其生物有效性,并减少Cd在水稻各部位的积累.

关键词：椰壳炭铁锰改性 Cd形态钝化作用水稻

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铁锰改性生物炭对水稻吸收积累镉砷的影响

铁锰改性生物炭对水稻吸收积累镉砷的影响

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第八届重金属污染防治技术及风险评价研讨会

作者：罗海艳铁柏清宋正国刘玉玲李丹阳刘寿涛杨蕊佳何钟响湖南省灌溉水源水质污染净化工程技术研究中心湖南农业大学资源环境学院农业部南方产地污染防控重点实验室农业部环境保护科研监测所

为研究铁锰改性生物炭对Cd-As复合染污土壤中Cd、As的钝化及对水稻吸收累积Cd、As的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比1%的CSB与RHB及0.5%～1%的FM-CSB与FM-CSB的处理对Cd-As复合染污土壤pH、EH及Cd、As的形态变化及水稻各部... 详细信息

为研究铁锰改性生物炭对Cd-As复合染污土壤中Cd、As的钝化及对水稻吸收累积Cd、As的影响,采用室外水稻盆栽试验,比较了施加质量比1%的CSB与RHB及0.5%～1%的FM-CSB与FM-CSB的处理对Cd-As复合染污土壤pH、EH及Cd、As的形态变化及水稻各部位吸收积累Cd、As的差异。研究结果表:与CK相比,与CK相比,各处理均可提升土壤中pH并降低土壤Eh,其中施加1%FM-CSB影响最显著(p<0.05),从水稻苗期到成熟期上升了0.8个单位。与CK相比,各处理均可增加土壤中残渣态Cd含量,降低土壤酸可溶态含量,并降低水稻各部位Cd含量,其中施加1%FM-CSB处理降Cd效果最显著(p<0.05)。与CK相比,施加FM-CSB、RHB、FM-RHB处理可增加土壤O-As的含量,并降低水稻各部位As含量,其中施加1%FM-RHB处理降As效果最显著(p<0.05),而施加CSB会使水稻各位As含量增加。

关键词：铁锰改性生物炭镉砷复合污染钝化作用水稻

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Fe/Mn共掺杂生物炭对阿特拉津的吸附性能及机理研究

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复旦学报（自然科学版） 2023年第4期62卷 507-517页

作者：赵奔梁媛丁丽娜苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

以水稻秸秆为生物质原料,浸渍法制备Fe/Mn共掺杂生物炭(F_(2)MBC),通过吸附实验和解吸实验探究F_(2)MBC对阿特拉津(ATZ)的吸附性能,借助SEM、FT-IR、XRD、XPS等探究吸附机理。结果表明,与原始生物炭(BC)相比,F_(2)MBC的比表面积、孔体... 详细信息

以水稻秸秆为生物质原料,浸渍法制备Fe/Mn共掺杂生物炭(F_(2)MBC),通过吸附实验和解吸实验探究F_(2)MBC对阿特拉津(ATZ)的吸附性能,借助SEM、FT-IR、XRD、XPS等探究吸附机理。结果表明,与原始生物炭(BC)相比,F_(2)MBC的比表面积、孔体积分别增加了16.2倍和8.8倍,且具有更多的—OH、Fe—O、Mn—O等含氧官能团;准二级动力学模型和Freundlich模型更好地拟合了F_(2)MBC对ATZ的吸附过程,表明吸附受化学作用控制并以多层吸附为主;F_(2)MBC对ATZ的最大吸附量为7993 mg/kg,是BC的3.44倍;与BC相比,溶液pH值对F_(2)MBC吸附ATZ的影响较小,有较强的耐受性;生物炭吸附前后FTIR及XPS表征分析表明:吸附机理主要为氢键作用、π-π电子相互作用以及络合作用。

关键词：生物炭阿特拉津铁锰改性吸附性能

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改性生物炭对水体中磷酸盐的吸附特征及其资源化再利用

改性生物炭对水体中磷酸盐的吸附特征及其资源化再利用

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作者：屈杰山东农业大学

学位级别：硕士

我国水体磷含量超标造成的水体富营养化问题日益严重,由此对生态系统结构及功能的影响和淡水系统的破坏也愈加严峻。目前对磷污染水体的治理已成为近年来的研究热点。吸附法因在去除水体污染物方面表现出优异的效果,引起了人们的关注。... 详细信息

我国水体磷含量超标造成的水体富营养化问题日益严重,由此对生态系统结构及功能的影响和淡水系统的破坏也愈加严峻。目前对磷污染水体的治理已成为近年来的研究热点。吸附法因在去除水体污染物方面表现出优异的效果,引起了人们的关注。生物炭作为一种新型的吸附材料被广泛应用于水体修复。然而生物炭在吸附去除污染物方面存在着吸附性能良莠不齐、难以实现循环再利用等问题。基于这些不足,本研究以棉花秸秆、玉米秸秆和稻壳为原料制备成生物炭,并通过球磨技术与负载锰铁氧体等方法制备生物炭改性材料,通过批处理吸附试验结合表征手段对该类吸附材料的物理化学性质进行分析,探究改性生物炭对溶液中磷酸盐的吸附性能及阐明其作用机理,并利用生菜盆栽试验探究吸磷后生物炭作为肥料进行资源再利用的潜力。主要研究结果与结论如下:(1)经过球磨处理和铁锰改性后的生物炭QMFMBC其理化性质存在显著的改善。QMFMBC的比表面积范围在226.5 m·g-331.49 m·g之间,与原始生物炭BC相比,增大了8.27-15.16倍。此外,在扫描电镜图谱SEM显示的QMFMBC微观结构中,发现负载上的锰铁氧体细微颗粒的存在。傅里叶红外图谱表明,QMFMBC除了含有与BC同样丰富的官能团如-OH、C=C、C-O等,表面还引入了Mn-O和Fe-O等特征官能团。(2)使用批量平衡法研究了溶液中磷酸盐在QMFMBC上的吸附动力学、等温吸附、环境影响因素等过程,并筛选出对磷酸盐吸附效果最好的是球磨铁锰改性稻壳生物炭QMFMDK,吸附量为50.93 mg·g。吸附动力学模型的拟合结果显示QMFMBC对磷酸盐的吸附平衡时间约为360 min。等温吸附结果表明相对于原始生物炭BC,改性后的QMFMBC能够显著提高对磷酸盐的吸附。QMFMBC对磷酸盐的吸附量在42.07mg·g-50.93 mg·g之间,是BC的3.46-7.22倍。此外,温度的升高和水体环境酸度的增大能促进QMFMBC对磷酸盐的吸附。磷酸盐在QMFMBC上的吸附机制主要有静电吸引、配位体交换、络合反应等。(3)吸附磷溶液后的改性稻壳生物炭FMDK-P充当磷肥施用不仅能显著提升生菜鲜重,促进其根系的生长,还能提高生菜全磷含量以及土壤有效磷的含量。改性稻壳生物炭配施磷肥处理FMDK+P和吸附磷溶液后改性稻壳生物炭处理FMDK-P下生菜生物量分别是CK处理的1.21-2.47倍和2.23-7.21倍。在这两个处理中FMDK+P2和FMDK-P2对生菜全磷累积量的作用效果最好,较CK分别提升了25.67倍和24.71倍。FMDK+P2处理和FMDK-P2处理对土壤有效磷含量的提升也很显著,分别是CK的24.37和12.47倍。结合生菜苗期根系形态参数发现,FMDK-P比FMDK+P对于促进生菜根系生长发育的效果更好。综上所述,本研究通过球磨处理和负载锰铁氧体金属制备出了QMFMDK等改性生物炭,与原始生物炭BC相比不仅增大了比表面积、丰富了官能团数量和类型,并显著提高了对磷的吸附效果;而且吸附磷溶液后的改性稻壳生物炭FMDK-P还能促进生菜生长发育和提升土壤中磷养分的含量。因此锰铁氧体改性稻壳生物炭既具有较高的环境修复能力,还有较大的资源化再利用潜力,有望在往后的实际应用中得以推广。

关键词：生物炭球磨处理铁锰改性磷酸盐资源化再利用

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