PDF《互花米草生物炭的理化特性及其对镉的吸附效应》

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2018 年1月农业环境科学学报允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻 仇祯, 周欣彤, 韩卉, 等. 互花米草生物炭的理化特性及其对镉的吸附效应[J]. 农业环境科学学报, 2018,

37 (1) : 172-178. QIU Zhen, ZHOU Xin-tong, HAN Hui, et al. Properties of Spartina alterniflora Loisel. derived-biochar and its effect on cadmium adsorption[J]. 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥- 耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻, 2018,

37 (1) : 172-178. 互花米草生物炭的理化特性及其对镉的吸附效应 仇祯, 周欣彤, 韩卉, 张秋卓 * (华东师范大学生态与环境科学学院, 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海 200241) 第32 卷第

1 期2018 年1月近年来, 利用农作物残体、 畜禽粪便等生物质废 弃物制备生物炭已获得国内外学者的广泛关注[1] .同时, 因生物炭含碳量高、 孔隙丰富、 吸附能力强, 目前 已被应用于吸湿剂、 土壤改良剂、 除味剂、 重金属吸附 稳定剂等诸多领域[2] .不同热解温度制备生物炭的表 面性质和空隙结构等性质存在很大差异, 而这些性质 是影响其吸附性能的控制因素[3] . 在重金属吸附方面, 研究表明, 生物炭对土壤镉 污染吸附颇有成效.Komkiene 等[4] 发现, 通过苏格兰 松和银桦制备的生物炭能有效降低重金属镉的浓度. 高译丹等[5] 通过室内培养试验, 发现土壤添加生物炭 后, 可显著降低土壤可交换态镉比例, 增加碳酸盐结 合态、 铁锰氧化物结合态、 有机结合态和残渣态镉比 例, 从而降低土壤重金属的生物有效性.Li 等[6] 比较 了玉米秸秆生物炭和硬木生物炭对土壤中镉稳定性 的影响,

3 年盆栽实验表明,硬木生物炭使土壤镉浓 度和吸收量先降后升, 而秸秆生物炭施加则使土壤中 镉浓度逐年下降. 互花米草 (Spartina alterniflora Loisel.) 原产北美 东岸, 是当地盐沼优势种[7] .由于适应性强, 并具有很 强的促泥沙沉降功能, 互花米草被引入到许多河口湾 和海湾的潮间带[8-10] .上海市崇明东滩是国际重要湿 地 (编号 1144) , 也是中国生物多样性的关键地区之 一[11] .由于自然传播和人为种植, 互花米草在崇明东 滩快速扩散,正在大量竞争取代潮间带的优势植 物―― ―海三棱草, 对东滩造成严重入侵[12] . 利用东 滩泛滥的互花米草制备生物炭, 不仅可以作为废弃资 源的出路, 有助于控制崇明互花米草入侵现状, 而且 制备的生物炭可应用于重金属镉的修复, 对土壤重金 属污染修复具有重要意义. 本研究对采自崇明东滩的互花米草进行热解特 性分析, 并通过元素组成、 孔径分布特征、 吸附率等指 标, 研究不同热解温度对互花米草生物炭吸附镉性能 的影响. 此外, 在最优热解温度下, 通过吸附动力学拟 合、 扫描电镜、 红外光谱分析等手段, 探索互花米草生 物炭对镉的吸附机制.

1 材料与方法 1.1 互花米草原料的采集与热重分析 生物炭原材料为互花米草 (Spartina alterniflora Loisel.) , 禾本科米草属, 多年生湿生草本植物.本试 验互花米草于