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间歇灌溉对稻田毒死蜱迁移转化特征的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
间歇灌溉作为丘陵区稻田常见的灌溉方式之一,其强烈的干湿交替过程会影响稻田中污染物的环境行为。在室内批量平衡吸附试验的基础上,通过农药野外喷施试验与动态观测,研究了间歇淹水和持续淹水条件下石灰性紫色土发育的稻田中毒死蜱的迁移转化特征。结果表明,土壤对毒死蜱的吸附能力远远强于其对毒死蜱主要降解产物3,5,6-三氯-2-吡啶醇(3,5,6-TCP)的吸附能力,毒死蜱的吸附容量常数范围为34~170,TCP的吸附容量常数范围为0.62~0.67,且对毒死蜱和TCP的吸附容量常数及分配系数均以耕作层土壤高于非耕作层土壤;施药后田面水中毒死蜱及TCP的浓度均随时间迅速下降,两者均可通过土壤大孔隙优先流快速迁移至50cm深处;间歇灌溉处理稻田土壤孔隙水中两者的浓度总体低于持续淹水处理;降雨和灌溉事件会导致两者由土壤固相迅速向水相发生短时间、高浓度释放与淋失。 相似文献
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畜禽粪便生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化 总被引：2，自引：2，他引：0
为探究生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化规律,科学指导畜禽粪便生物炭农田应用,该研究以猪粪生物炭为研究对象,开展土壤培养试验,利用扫描电镜、物理吸附、X射线衍射物相分析、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱等方法表征不同培养时间生物炭表面形貌、孔隙结构、元素分布的变化规律,以及土壤孔隙溶液中重金属、磷酸盐等组分的变化规律。结果显示生物炭内源重金属Cu、Zn主要存在形态为氧化提取态,Cu、Zn氧化提取态比例分别为79.37%和53.43%,生物炭矿物质元素主要以氧化物形式存在于生物炭颗粒表面,施入酸性土壤后,生物炭比表面积及孔容增加,颗粒表面Cu、P、K等元素含量降低,土壤孔隙溶液中pH值、EC、Cu与PO43-含量显著升高,PO43-的浓度范围为2.26～298.00 mg/L,Cu的浓度范围为1.81～2.86 μg/L,生物炭颗粒粒径越小,PO43-和Cu溶出率越高,生物炭施入土壤30 d时,土壤孔隙溶液中PO43-和Cu的浓度最高。研究表明酸性土壤可促进以碳酸盐、磷酸盐氧化物形式存在的Cu以及被碳酸根与磷酸根沉淀的Cu不断释放进入土壤,但生物炭内源Zn在酸性土壤环境不易释放,且生物炭可吸附土壤中的Zn,降低Zn的生物有效性。 相似文献
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不同质地土壤对镉的吸附特性及影响因子研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过Cd~(2+)吸附解吸试验,探究了初始Cd~(2+)浓度、p H、有机质、土壤质地和枯草芽孢杆菌-生物质炭复合体对土壤吸附Cd~(2+)影响。结果表明:土壤对Cd~(2+)的吸附能力随着溶液浓度、p H的升高而增加,土壤有机质可显著提高土壤对Cd~(2+)的固定能力,壤土对Cd~(2+)的吸附能力显著高于砂质壤土。土壤施加枯草芽孢杆菌-生物质炭复合体后,土壤对于Cd~(2+)的吸附能力显著提高,并且施加枯草芽孢杆菌–生物质炭复合体为20 ml/kg时对Cd~(2+)的吸附量提高11.7%;Freundlich模型(R~2=0.997)可以很好地拟合Cd~(2+)吸附过程。枯草芽孢杆菌–生物质炭复合体的施加降低了土壤表面Cd~(2+)的解吸能力,进一步证明复合体能加强土壤对Cd~(2+)的固定稳定化,具有作为钝化剂修复土壤重金属污染、降低食品污染风险的潜力。 相似文献
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3,5,6-三氯-2-吡啶醇(TCP)的化学结构稳定、水溶性高、运移能力强,对水体具有潜在的污染风险。在有机质含量低、大孔隙度高、导水性好的紫色土地区,风险更加显著。为研究TCP在紫色中的迁移规律,该研究依据紫色土的典型耕作类型,在中国科学院盐亭国家紫色土农业生态试验站采集3组土样(小麦-玉米轮作的坡地、水稻-油菜轮作的水旱农田和萝卜-白菜套种的菜地),通过批量平衡法研究紫色土对TCP的吸附特征,并采用稳定流场饱和均质土柱的易混合置换试验研究TCP的动态迁移过程,最后对其迁移动态进行模拟。结果表明:紫色土对TCP的吸附特征呈线性,在坡地、水旱农田和菜地中的吸附系数分别为1.94、1.22和1.02 L/kg,且黏土含量和矿物组成是主要影响因子;TCP的出流平衡浓度分别为初始浓度的77%(坡地)、84%(水旱农田)和92%(菜地),相应的平衡时刻分别为2.88PV、4PV和6.5PV,表明TCP对环境的污染风险较高;用非平衡两点对流弥散模型模拟TCP在3种耕作条件下迁移,表明TCP以瞬时吸附为主,其水动力弥散系数和分形系数在坡地、水旱农田和菜地中依次减小,但一阶动力学常数依次增大。研究结果为探索TCP在紫色土壤中的迁移机制和预测防止TCP对环境的污染提供了参考依据。 相似文献
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为了揭示生物炭改良土壤孔隙的复杂结构及其影响因素，以江苏滨海盐渍土为研究对象，采用添加生物炭改良盐渍土，设置0,2%,5%(占表层0—20 cm土重比)3个生物炭添加水平。每年10月在水稻收割后，采用塑料环刀取表层(0—20 cm)原状土，进行Micro-CT扫描获取土壤CT孔隙序列。基于多重分形去趋势波动分析理论，并结合数据重排，分析施加生物炭对CT孔隙序列多重分形特征及其来源的影响。结果表明，所有处理的CT孔隙序列的复杂度均随着年份增长；2%生物炭处理的CT孔隙序列的复杂程度较0和5%生物炭处理分别提高7.54%和5.28%;概率密度函数与长程相关性均影响CT孔隙序列的多重分形特征；孔隙和空间的长程相关性是主要影响因素；生物炭的添加促使孔隙分形特征更易受到土壤中生物微生物活动的影响。研究结果为定量化分析生物炭改良盐渍土孔隙结构提供了理论支持。 相似文献
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砷(As)的毒性极强,为了治理含As土壤,该研究通过室内土柱模拟试验,研究铁改性生物炭对土壤中As迁移能力和形态的影响。结果表明:添加1%~8%生物炭和铁改性生物炭后,能显著降低土柱灌水后渗滤液中As的含量,增加土壤表层(0~20 cm) As的含量,降低土壤深层(>20~50 cm) As的含量,促进土壤中有效态As向稳定态As转化,生物炭的添加量越大,土壤中R-As的含量就越高。对比铁改性生物炭和生物炭发现,生物炭负载Fe3+后,其吸附和固持能力更强,更能促进有效态As向R-As转化,进而降低As污染的风险。因此,在治理含As土壤时,可在表层土壤施加2%的铁改性生物炭,达到吸附和固化As的目的,进而提高土壤的安全性。 相似文献
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镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中镉稳定性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
中国农田土壤镉等重金属污染问题突出,对其生产过程中产生的镉污染水稻秸秆进行无害化和资源化利用研究具有重要意义。该研究通过连续提取试验、风险评价指数法、吸附动力学/热力学、土柱试验,以及X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等手段,探究了不同热解温度下制备的镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中Cd的稳定特性。研究结果表明,镉污染水稻秸秆热解制备的生物炭可有效吸附土壤镉。热解温度显著影响生物炭对Cd的吸附能力（P<0.05）,高温生物炭对Cd吸附容量大,700 ℃下制备的生物炭对Cd的吸附容量可达72.57 mg/g。生物炭对Cd的吸附主要通过含氧官能团表面络合和碳酸盐共沉淀吸附,其吸附过程符合Langmuir方程和准二级动力学模型,吸附过程受化学速率控制。土柱试验表明,镉污染水稻秸秆生物炭能有效降低土壤Cd的下渗迁移能力,其作用机制主要是将土壤Cd从酸可提取态转化为残渣态,施入高温生物炭的土壤中Cd的残渣态比例最高。上述结果表明,热解可有效处理镉污染水稻秸秆,制备的生物炭可用于Cd等重金属污染土壤的稳定修复,有效解决镉污染水稻秸秆的潜在二次污染问题并实现其安全利用。 相似文献
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生物炭颗粒在饱和多孔介质中的迁移与滞留 总被引：2，自引：0，他引：2
生物炭在实际生产实践中具有许多潜在的农业和环境效益,因此受到了越来越多的关注。生物炭在多孔介质中的迁移不仅会影响它在土壤中的归趋,还可能会影响微生物群体及土壤有机质的动态变化以及被吸附的污染物对环境的影响。实验通过柱实验研究了微米级生物炭颗粒在饱和多孔介质中的迁移和滞留特性,主要选取了四种影响生物炭迁移的潜在因素:原材料、裂解温度、背景溶液pH值和离子强度。实验结果显示微米级生物炭在饱和多孔介质中具有一定的迁移能力,但是大部分的微米级生物炭会滞留在饱和多孔介质的表面和孔隙间。生物炭的制备原材料对于生物炭的表面电势特性有较大影响,从而影响了微米级生物炭在饱和多孔介质中的迁移能力。热解温度越高,生物炭的表面电势越大,迁移能力越弱。随着背景溶液离子强度增加和pH值减小,微米级生物炭颗粒在多孔介质中滞留增加,迁移能力减弱。 相似文献
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秸秆生物炭输入对冻融期黑土表层无机氮磷垂直迁移的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究秸秆生物炭输入对冻融期黑土表层无机氮磷垂直迁移的影响,采用室内模拟冻融循环试验,设置冻融与不冻融、冻融循环次数和生物炭施加量3个影响因素,分析冻融作用下不同秸秆生物炭输入量土壤表层无机氮磷垂直迁移特征。结果表明:(1)冻融与不冻融、冻融循环次数及生物炭施加量对黑土表层NO3-—N、NH4+—N和PO43-—P垂直迁移液总体积、迁移液总浓度及迁移总量均有极显著影响。(2)淋溶时间随冻融作用增强而缩短,随生物炭施加量增加而延长。所有处理迁移液总体积均随生物炭输入量的增加呈降低趋势。未冻融组迁移液总体积随培养期增加呈现缓慢下降趋势,冻融组处理迁移液总体积在第5次冻融循环试验出现急剧增加,而后趋于平稳。(3)分析冻融作用下秸秆生物炭施入对无机氮磷垂直迁移累积影响,同一控制时间内生物炭对冻融组无机氮磷垂直迁移量的抑制作用大于不冻融组,且随生物炭施入量增加对无机氮磷垂直迁移的抑制作用增强。由于土壤物理性质的改变,冻融组NO3-—N、NH4+—N和PO43-—P累积迁移量均在第5次冻融循环左右发生急剧变化。综上可知,生物炭在冻融期可以有效的固持养分,研究结果可为寒冷地区解冻期面源污染防治提供一定的理论支持。 相似文献
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生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响 总被引：3，自引：2，他引：3
该文选取2种粒径（细炭0.013～0.048 mm、粗炭0.3～0.7 mm）的生物炭,以2种质量百分比（3%、6%）施入一种粉黏壤土,通过测定不同粒径生物炭及施加比例下土壤的水分特征曲线、饱和水力传导度、收缩性及饱和膨胀率,研究生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响。结果表明,2种粒径及添加比例的生物炭均降低了粉黏壤土的持水能力。但4种添加生物炭处理相互之间持水能力差异不显著。生物炭可降低粉黏壤土中极微孔隙和中大孔隙的比例,提高微孔隙和小孔隙所占的比例。生物炭的添加降低了该粉黏壤土的饱和含水率和凋萎系数。细炭对粉黏壤土的田间持水率没有显著影响,粗炭降低了粉黏壤土的田间持水率。两种粒径的生物炭均可提高粉黏壤土的有效含水率,并降低离心失水过程中土壤的收缩,在这2方面细炭的影响效果比粗炭显著;细炭的添加对粉黏壤土饱和膨胀率没有显著影响,粗炭则降低了粉黏壤土的饱和膨胀率。2种粒径生物炭的添加均降低了该粉黏壤土的饱和水力传导度。3%和6%的添加比例在大部分研究指标中未表现出明显差异。该研究可为生物炭在土壤环境修复应用方面提供一定的理论指导。 相似文献
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生物质炭施用可能对土壤中氮素硝化过程和N2O排放产生影响。本研究通过室内培养试验，研究铵态氮肥与玉米秸秆生物质炭施用量（0、1%、2%、5%、10%w/w）对酸性（pH=5.10）和石灰性紫色土（pH=8.15）氮素硝化率、净硝化速率及N2O排放特征的影响。结果表明：（1）酸性和石灰性紫色土生物质炭处理平均净硝化速率相比对照分别降低了33.7%~93.7%和7.5%~40.9%，生物质炭添加抑制了酸性和石灰性紫色土硝化作用，在酸性紫色土中生物质炭对氮素硝化作用的抑制作用随施用量的增加而增强，在石灰性紫色土中无明显规律。（2）与对照相比，酸性紫色土N2O累计排放量在1%生物质炭（1%BC）和2%生物质炭（2%BC）处理下降幅分别为15.9%和27.7%，在5%生物质炭（5%BC）和10%生物质炭（10%BC）处理下增幅分别为60.1%和93.2%。石灰性紫色土生物质炭各处理N2O累积排放量均显著高于对照。（3）综合考虑酸性紫色土1%、2%生物质炭量施用下对硝化作用抑制和N2O减排综合效果最好，在石灰性紫色土中无明显抑制和减排效果。 相似文献
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柠条生物炭对土壤中敌草隆的吸附性能 总被引：1，自引：0，他引：1
以柠条为原料,分别在200、300、400℃和600℃进行炭化处理制备柠条生物炭,分析柠条粉末和生物炭的组分,用扫描电镜观察柠条生物炭的形貌,比表面积分析仪绘制柠条生物炭的吸附等温线,研究柠条生物炭的孔容、孔径以及比表面积等结构参数。使用土柱实验装置将柠条生物炭与土壤混合,通过淋溶试验检测柠条生物炭对土壤中的除草剂敌草隆的吸附效能。结果表明,柠条炭化的吸附等温线属于典型的Ⅰ型吸附线,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率不断降低,在600℃进行炭化处理可以得到44.71%的柠条生物炭,其比表面积可达到187.56 m2·g~(-1),平均孔径4.83 nm,微孔体积占总孔体积的52%。土壤中添加1%的柠条生物炭就可以对土壤中的敌草隆产生显著吸附效果,添加3%的柠条生物炭可以获得最佳的经济效益。 相似文献
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长期不同量秸秆炭化还田下水稻土孔隙结构特征 总被引：1，自引：0，他引：1
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生物质炭对坡耕地紫色土中抗生素吸附-解吸及迁移的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
以磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考为目标抗生素，一方面，通过室内批量平衡实验研究施用生物炭（投加量0、2.145kg/m2和28.65kg/m2，经三年田间老化）对石灰性紫色土中抗生素等温吸附-解吸特征的影响；另一方面，利用长20米、宽5米的坡耕地（6?）野外小区，开展面施2.145kg/m2生物炭和在坡底构建一定宽度(40cm)和深度(40cm)含28.65kg/m2生物炭可渗透反应土墙试验，研究两种不同生物炭施用方式对暴雨条件下抗生素迁移行为的影响。结果表明：生物炭的添加显著增强紫色土对抗生素的吸附与固持作用，其等温吸附和解吸行为均能被Freundlich方程较好地拟合；不论施炭与否，磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶都表现为非线性吸附，而对于K_ow值最低的氟苯尼考，生物炭的施用则为其引入了新的非线性吸附机制；耕作层面施生物炭能更有效地阻控抗生素向深层土壤的垂向淋失迁移; 在坡底修建生物炭可渗透反应土墙（顶端构筑为地埂-边沟）则能更大幅度地削减抗生素随地表径流的输出负荷，其中以对正辛醇-水分配系数最低的氟苯尼考的削减率最小。 相似文献
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为揭示生物炭对于旱地红壤土壤改良的长期影响,通过连续 8 年的田间小区试验,设置 3 个试验处理:不施生物炭(CK)、750 kg·hm-2 生物炭(C1)和 1500 kg·hm-2 生物炭(C2)。研究了生物炭连续施用对旱地红壤土壤理化性质、细菌群落结构特征的影响,并分析了影响细菌群落结构特征的理化因子。结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)6 个门类是所有处理的优势菌群;与 CK 相比,施用生物炭可以显著提高土壤 pH 0.11 ～ 0.29 个单位、碳氮比 7.85% ～ 8.21% 和有机质 8.70% ～ 11.97%,而显著降低土壤硝态氮含量 10.57% ～ 38.63%。主成分分析表明施用生物炭显著改变了细菌群落结构组成(R=0.52,P=0.02);在门水平上,与 CK 处理相比,C1 处理放线菌门的相对丰度显著增加 24.73%,C2 处理拟杆菌门的相对丰度显著增加 39.03%,而 C1 处理的绿弯菌门显著低于 CK,降幅为 18.90%。冗余分析表明,土壤硝态氮(R2=0.77,P<0.01)和 pH(R2=0.54,P<0.05)是细菌群落结构变异的主导性环境因子;细菌群落与环境因素相关性表明,优势菌群受土壤 pH、有机质、溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮和碳氮比的影响。综上,生物炭施用 8 年后对土壤环境因子有显著的影响,其中某些关键环境因子的改变驱动了土壤细菌群落的生态演替。 相似文献
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在600℃的热解温度下通过添加不同比例的碳酸钾制备活性生物炭。对比分析了碳酸钾活化生物炭(KBC)和普通生物炭(BC)的特性,包括生物炭红外光谱特征、表面官能团、比表面积和孔径分布及吸附动力学过程等。结果表明,经碳酸钾活化的生物炭比表面积大为提高,最高达到566 m2 g-1(KBC-2-600),而普通生物炭(BC600)的比表面积仅为86.8 m2 g-1,KBC600系列的介孔容积和微孔容积均显著高于BC600,介孔容积平均扩大了16倍,微孔容积平均扩大了4倍,同时提高了微孔率。经碳酸钾活化的生物炭表面官能团的数量和饱和度发生改变,在1 256 cm-1~3 414 cm-1处,官能团的总体含量均低于普通生物炭,酯类羰基消失,形成氢键的能力减弱,非饱和醚类增加,芳香性和非极性提高,此表面特征更有利于吸附非极性芳香类污染物。对萘吸附的动力学实验表明,BC600和KBC-4-600均适合以二级动力学模型拟合,经碳酸钾活化后,生物炭的吸附性能提高,颗粒内扩散模型拟合结果表明,经碳酸钾活化后,生物炭内部孔隙复杂程度和数量均得到提高。碳酸钾活化的生物炭表面性质优良,作为高效吸附剂用于修复非极性芳香类污染有很大潜力。 相似文献
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生物炭及秸秆长期施用对紫色土坡耕地土壤团聚体有机碳的影响 总被引：4，自引：2，他引：4
依托紫色土坡耕地长期施肥试验观测平台,研究生物炭、秸秆对紫色土坡耕地团聚体有机碳分布的影响。长期施肥试验处理包括不施肥(CK)、无机氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田(RSD)、生物炭与无机氮磷钾配施(BCNPK)、秸秆与无机氮磷钾配施(RSDNPK)。利用湿筛法,进行土壤团聚体粒径分组,随后测定各粒径团聚体含量及其有机碳含量,并计算团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。结果表明,RSD、RSDNPK和BCNPK处理的表层SOC含量比CK处理增加43.1%～90.5%,SOC储量提高65.1%～74.3%,其中RSDNPK处理、BCNPK处理较NPK处理SOC显著增加25.2%～33.1%(P0.05), SOC储量显著提高23.2%～30.0%(P0.05)。团聚体MWD和GMD均为RSD处理RSDNPK处理BCNPK处理NPK处理CK处理; RSD处理0.25～2 mm的团聚体含量高达45.5%,较CK处理提高57.7%;秸秆和生物炭配施处理(RSDNPK处理和BCNPK处理)0.25～2mm的团聚体含量为41.3%～45.7%,而0.053mm粒径团聚体含量却降低54.1%～55.4%。NPK处理、RSD处理与CK处理的增长趋势相似,呈随团聚体粒径减小,团聚体有机碳含量先增大后减小,继而再增大的趋势;而RSDNPK、BCNPK处理则呈随粒径减小团聚体有机碳含量增加的趋势。生物炭和秸秆的施用能显著提升土壤有机碳含量,增强土壤结构稳定性,但生物碳的施用对提升土壤有机碳含量效果优于秸秆的施用,秸秆的施用对稳定土壤结构效果更优,因此生物炭和秸秆的施用可作为紫色土耕地土壤肥力维持和提升的有效管理措施。 相似文献