生物質炭中重金屬的分子形態及其在農田土壤中的歸趨

《生物質炭中重金屬的分子形態及其在農田土壤中的歸趨》是依託浙江大學，由林琦擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物質炭中重金屬的分子形態及其在農田土壤中的歸趨
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：林琦
• 項目類別：面上項目

項目摘要

生物質固廢往往含有較高含量的重金屬，因此針對日益興起的生物質炭還田處理問題，有必要加強對不同類型的生物質炭中重金屬的環境歸趨進行研究。本項目擬採用同步輻射X射線光譜、穩定同位素溯源技術等先進的現代分析技術，研究不同類型生物質炭的重金屬分子形態，闡明生物質炭還田後重金屬在農田土壤中釋放的微觀過程和反應機理，明確不同類型生物質炭重金屬在植物/動物以及土壤各相中的分配，建立生物質炭重金屬的微觀分子形態與巨觀的化學提取、動植物富集的關係。從分子水平上理解生物質炭還田後重金屬在農田土壤中的釋放、形態轉化、植物可利用性、生物可給性、調控措施以及風險評價等多方面的特性，為合理評估和調控生物質炭的農用提供理論與技術支撐，為保障土壤環境質量和農產品安全提供理論依據。

結題摘要

生物質固廢往往含有較高含量的重金屬，因此針對日益興起的生物質炭還田問題，有必要加強對不同類型的生物質炭中重金屬的環境歸趨進行研究，這不僅僅是固體廢棄物資源化利用的前提，更是土壤重金屬污染防治的國家需要。本項目採用同步輻射X射線光譜研究了不同類型生物質炭（豬糞炭、雞糞炭、污泥炭）的銅鋅分子形態，發現裂解過程顯著改變銅鋅的存在形態，生物質炭中銅的形態主要以有機結合態、硫化物態、氧化物態存在，不同源物質產生的生物質炭銅鋅形態有較大差異從而影響其淋瀝性、植物有效性以及生物可給性；生物質炭施入酸性紅壤導致礦質元素淋溶，含氧功能團增加，CuO，CuS逐漸溶解並與有機官能團結合，生物質炭中鋅發生溶解、再沉澱並富集，部分活性態鋅釋放到土壤中，並隨土壤溶液遷移；礦區土壤鋅主要形態為Zn3(PO4)2、Zn-LDH、交換吸附態鋅，鉛主要為化學沉澱相，包括磷酸鉛、氧化鐵結合鉛等，生物質炭施入礦區污染農田對重金屬的穩定化作用機理複雜，種植水稻條件，生物質炭還田由於磷硫釋放能力強，導致砷活化加劇，水稻受害加深；種植玉米條件，由於根際的酸化作用，導致礦區污染土壤Zn活性增加，作物受害，加入生物質炭後，磷酸鹽對Zn的化學沉澱，鹼度對根際土壤pH的緩衝作用，作物毒害減輕，但生物質炭固定穩定的鋅在培養條件下還存在再度釋放的風險；鉛在土壤中的活性較低，生物質炭還田對土壤的植物有效性、淋瀝性均有明顯抑制作用。項目的研究從分子水平上理解生物質炭還田後重金屬在農田土壤的釋放、形態轉化、植物可利用性、生物可給態等多方面的特性，為合理評估和調控生物質炭的農用提供理論與技術支撐。