1. 研究目的与意义
研究背景
生物炭是在缺氧或低氧条件下，经高温裂解得到的碱性芳香化合物，其碱性随裂解温度的升高而增强[1]。它是碳化的多孔物质，有机部分的含碳量高，具有比表面积大、持水量较高、官能团较多和空隙大等特征[8]。生物炭的主要功能包括固碳作用、吸附效应、土壤改良和生物能源[8]。生物炭有秸秆炭、木炭、畜禽粪便炭等，制备原料廉价易获得，又可以从而处理废弃物，是绿色环保的新型材料。将生物炭应用于污染土壤，一方面可以增加土壤介质对重金属、农药、除草剂、石油烃类等污染物的吸附，从而治理土壤的非点源污染；另一方面，可以通过生物炭的应用来提高土壤中微生物的活性，改善土壤肥力，促进土壤中有害物质的降解和失活[1]。
当前，土壤污染问题中一个突出的问题就是土壤重金属污染，通过对生物炭多孔性和表面特性的应用，能够增加土壤多孔介质对重金属的的吸附，从而降低重金属在土壤中的迁移性。生物炭对污染土壤的修复和改良已有实际的案例，但生物炭修复重金属的稳定性仍不明确，本论文主要通过环境条件改变下，生物炭修复后的cd的再迁移特征，来研究生物炭修复重金属的长期稳定性，并探讨促进再迁移的关键驱动因子。
2. 研究内容和预期目标
将生物炭应用于修复污染土壤，降低Cd的生物有效性和迁移性，能够有效控制土壤中Cd的转移。本实验主要研究将生物炭应用于土壤后Cd的再迁移行为，因此选取了实际土壤中普遍存在的有机酸作为影响因素，探究对生物炭修复效果的影响。根据选择某特定有机酸种类，与生物炭吸附的Cd进行解析实验，在不同浓度、pH等的条件下，研究生物炭中Cd的再迁移情况。有机酸浓度的增加，使生物炭中Cd活化过程加强，生物有效性增加，修复效果下降。土壤条件下pH上升，生物炭中吸附、解吸效果都增加，若再上升，重金属的解析率慢慢下降。
根据提供不同条件有机酸的土壤条件，得出生物炭在有机酸和氮肥的影响下对土壤中Cd的解吸情况，进一步研究以生物炭吸附Cd的生物有效性和解吸关键机制，为今后生物炭的继续应用和改良提供依据。3. 研究的方法与步骤
在生物炭吸附cd的条件下，把有机酸作为影响因素，分析生物炭中cd的再迁移情况。将有机酸加入吸附cd的生物炭中进行解析实验，在恒温条件下离心震荡后，使用原子吸收光光度法测出cd的浓度，并计算cd的解析量和解析率。通过控制有机酸的浓度、解吸液ph等，研究不同情况下对生物炭中cd解吸的影响[2]。
生物炭的吸附试验
实验采用批处理恒温振荡法，在室温（25±1）℃下进行,背景溶液为0.01mol·l-1的nano3水溶液。每次实验前，用背景溶液配制cd溶液，现配现用。称取生物质炭样品4g，置于40ml聚四氟乙烯离心管，按照水:固为5:1的比例加入浓度1000mg·l-1的cd溶液20ml，将瓶塞拧紧，摇匀。以上的处理中，每个处理重复3次。将处理过的样品以180r·min-1的转速在旋转式振荡器振荡24h，然后以3500r·min-1的转速离心10min。取1.5ml左右的上层清液经0.45μm滤膜过滤后，采用高效液相色谱（hplc）测定其中cd含量。
4. 参考文献
1. 王道京，桑文静，周雪飞，张亚雷，杨学军等. 生物炭在土壤中的运动迁移及其对土壤污染物影响研究进展[j].上海：同济大学，2015
2. 张敬锁,李花粉,衣纯真,张福锁.有机酸对活化土壤中镉和小麦吸收镉的影响[j].土壤学报，1999，36（1）
3. 钱林波.生物碳对酸性土壤中有害金属植物毒性缓解及阻控机理[d]:[博士学位论文].浙江：浙江大学，2014
5. 计划与进度安排
一、2022-02-18至2022-02-28 资料收集与文献检索
二、2022-02-01至2022-03-10 英文资料翻译
三、2022-03-11至2022-03-18 编写开题报告
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