《生物炭膠體與重金屬在水-土介質中共遷移過程和機制》是依託浙江工商大學，由方婧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物炭膠體與重金屬在水-土介質中共遷移過程和機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方婧
- 依託單位：浙江工商大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著生物炭在土壤污染修復領域的廣泛套用，生物炭對土壤重金屬遷移性的影響及環境風險評估已經成為一項新的研究熱點，但生物炭對重金屬遷移性的降低/促進作用至今尚無定論。先前研究通常歸因於生物炭性質、土壤性質和重金屬種類不同，卻未曾關注土壤中生物炭膠體的釋放及其與重金屬共遷移的作用。本項目選取秸稈生物炭為代表，以子過程解析的方法，研究飽和水-土介質中生物炭膠體與重金屬離子的共遷移過程，包括生物炭膠體釋放子過程、重金屬離子在生物炭膠體上的吸附與解吸子過程、生物炭膠體在水溶液中的團聚子過程、生物炭膠體與重金屬離子在水-土介質中遷移和滯留子過程。同時考察生物炭膠體性質及相關環境因子對生物炭膠體與重金屬共遷移過程的影響，充分揭示生物炭膠體與重金屬共遷移過程的各相界面作用機制。本項目研究結果將有助於深入了解生物炭對土壤重金屬遷移性的影響及環境效應，為生物炭技術的套用實施風險最小化戰略提供一定的科學依據。
結題摘要
生物炭在環境中的穩定性決定了其環境效應的穩定性，是評價生物炭環境功能及環境意義的重要方面。本項目選取水稻秸稈和小麥秸稈生物炭為代表，以子過程解析的方式研究了生物炭在水溶液介質中的釋放和團聚行為及其相關機制。我們不僅考查了簡單溶液體系中生物炭膠體的釋放動力學、熱力學和團聚動力學行為及其機制，還考察了在實際的地表水和土壤水溶液體系中生物炭膠體的釋放和團聚行為，取得了一些有意義的成果。本項目的主要研究結果如下：（1）水流擾動足以使得生物炭本體釋放出生物炭膠體而造成生物炭的質量損失，生物炭膠體的釋放量與其自身性質密切相關。例如，生物炭膠體釋放量與其本體中亞微米級碎片含量呈顯著正相關；低溫製備的生物炭（200℃）具有最強的耐磨性，其形成的亞微米級碎片量最少，這與其不完全碳化形成的膠聯狀結構有關；中溫製備的生物炭（400℃）具有最弱的耐磨性，其形成的亞微米級碎片最多，最容易形成生物炭膠體而造成碳流失。（2）水溶液的化學性質變化將顯著影響生物炭膠體的釋放量，溶液的離子強度和pH是最為主要的因子。例如溶液離子強度從0.1mM增加到20mM時，生物炭膠體的釋放量將減少37.3-98.9%。生物炭自身的pH值是影響其在不同溶液pH條件下生物炭膠體釋放的臨界值，只有在高於或等於其自身pH的條件下才有明顯的生物炭膠體釋放。（3）生物炭在天然水溶液體系中有明顯的生物炭膠體釋放，並且生物炭膠體顆粒在天然水體系中具有較好的穩定性。例如，400℃製備的水稻秸稈生物炭在試驗的土壤溶液中的生物炭膠體釋放量可達 225.8-305.9 mg/g。（4）環境溫度也顯著影響了生物炭膠體的釋放行為，隨著環境溫度的升高，生物炭膠體的釋放量減少。本項目的研究成果有利於完善人們對環境中生物炭流失過程的認識，從而更全面地了解生物炭在環境中的穩定性，為生物炭技術的套用實施風險最小化戰略提供一定的科學依據。
