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生物质炭对BDE-47在土壤中吸附和解吸行为的影响

作　者: 刘锐龙
导　师: 刘翔
学　校: 清华大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 生物质炭 BDE-47 土壤吸附解吸
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

多溴联苯醚（Polybrominated Diphenyl Ethers, PBDEs）作为阻燃剂，具有内分泌干扰特性和三致效应，对人体健康有不利影响，大量的多溴联苯醚进入环境中，广泛存在于土壤、河流以及很多生物体内，成为全球的污染问题。2,2’,4,4’-四溴联苯醚（2,2’,4,4’-tetrabromodiphenyl ether, BDE-47）作为多溴联苯醚的一种，广泛存在于土壤环境中。本文以BDE-47为研究对象，比较了土壤主要吸附组分和生物质炭对BDE-47的吸附特性，阐明了生物质炭共存对BDE-47在土壤中的吸附解吸行为影响。本论文基于生物质炭的理化特性，以小麦秸秆为原料在300℃和600℃下制备了两种模拟生物质炭（分别记为BC300和BC600），并比较了BC300、BC600、土壤、土壤主要吸附组分（胡敏酸、石英砂、高岭土）对BDE-47的吸附特性，结果表明BC300和BC600对BDE-47的吸附能力高于土壤及其主要吸附组分，土壤组分之间的相互作用将影响土壤对BDE-47的吸附能力。土壤及其主要吸附组分和生物炭对BDE-47的吸附能力大小排序为BC600＞BC300＞胡敏酸＞土壤＞高岭土＞石英砂，吸附能力之比约为40000:30000:5000:200:10:1；当石英砂分别与生物质炭、胡敏酸共存时，生物质炭对BDE-47的吸附能力变化不明显，胡敏酸对BDE-47的吸附能力有显著降低；当胡敏酸和生物质炭共存时，二者的吸附能力均有一定程度的下降。在土壤中添加生物质炭可以提高土壤对BDE-47的吸附能力和BDE-47的解吸滞后性。当添加量为0%~2%时，土壤对BDE-47的吸附能力提高的程度随生物质炭的添加量的增加而增大，同时BDE-47的解吸滞后性则呈现先上升后下降的趋势；当生物质炭的添加量为0.1%、0.5%、1%、2%时，土壤对BDE-47的吸附能力分别变为原土壤的0.98~1.39倍、1.02~1.50倍、1.44~1.68倍、3.25~3.27倍；生物质炭添加量为1%时，BDE-47的解吸滞后性最显著。环境pH和温度可以影响土壤体系和生物质炭-土壤体系对BDE-47的吸附能力。酸性环境（pH=6）和碱性（pH=9）环境使土壤体系对BDE-47的吸附能力分别提高到中性环境（pH=7）时的1.23~1.88倍和1.59~3.05倍，使生物质炭-土壤体系对BDE-47的吸附能力分别变为中性环境（pH=7）时的0.98~1.47倍和0.88~1.46倍。5℃时，土壤体系和生物质炭-土壤体系对BDE-47的吸附能力分别变为25℃时的1.03~1.67倍和0.78~1.53倍。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
主要符号对照表  8-9
第1章绪论  9-28
  1.1 多溴联苯醚  9-13
    1.1.1 多溴联苯醚的理化性质  9-10
    1.1.2 多溴联苯醚在环境中的来源及分布  10-12
    1.1.3 多溴联苯醚的环境行为  12-13
  1.2 生物质炭概述  13-17
    1.2.1 生物质炭的定义及其在土壤中的稳定性  13-14
    1.2.2 生物质炭的物理化学性质  14-17
  1.3 生物质炭对 HOCs 在土壤中吸附行为的影响研究进展  17-26
    1.3.1 生物质炭的含量及其对土壤理化性质的影响  18-20
    1.3.2 土壤吸附组分的分类及各组分的吸附特性  20-24
    1.3.3 PBDEs 在土壤中的吸附解吸行为的研究进展  24-25
    1.3.4 生物质炭对 HOCs 在土壤中的吸附解吸行为的影响  25-26
    1.3.5 研究进展小结  26
  1.4 研究目的与内容  26-28
    1.4.1 研究目的  26
    1.4.2 研究内容  26-28
第2章生物质炭的特性表征及对土壤理化性质的影响  28-41
  2.1 生物质炭制备  28
  2.2 生物质炭的理化性质  28-37
    2.2.1 元素分析  28-30
    2.2.2 傅里叶变换红外光谱分析  30-31
    2.2.3 CP/MAS-~(13)C NMR 分析  31-33
    2.2.4 热重分析  33
    2.2.5 比表面积分析  33-35
    2.2.6 扫描电镜分析  35-37
  2.3 生物质炭对土壤孔结构的影响  37-40
  2.4 小结  40-41
第3章土壤组分及生物质炭对 BDE-47 的吸附特性  41-55
  3.1 实验材料和方法  41-43
  3.2 土壤组分及对 BDE-47 的吸附特性  43-54
    3.2.1 吸附动力学实验  43-44
    3.2.2 土壤及主要吸附组分对 BDE-47 的吸附特性  44-51
    3.2.3 pH 对 BDE-47 在土壤中的吸附解吸行为的影响  51-53
    3.2.4 环境温度对 BDE-47 在土壤中的吸附解吸行为的影响  53-54
  3.3 小结  54-55
第4章生物质炭共存对 BDE-47 在土壤中吸附特性的影响  55-75
  4.1 生物质炭的存在对 BDE-47 的吸附解吸行为的影响  55-66
    4.1.1 模拟土壤  56-61
    4.1.2 天然土壤  61-66
  4.2 生物质炭的添加量对 BDE-47 在土壤中吸附解吸行为的影响  66-73
    4.2.1 BDE-47 的吸附解吸行为随生物质炭添加量的变化规律  66-70
    4.2.2 实测吸附行为与和预测的吸附行为的差异  70-73
  4.3 小结  73-75
第5章 BDE-47 在生物质炭-土壤体系中的吸附解吸行为的影响因素研究  75-82
  5.1 pH 对 BDE-47 在生物质炭-土壤体系中吸附解吸行为的影响  75-77
  5.2 温度对 BDE-47 在生物质炭-土壤体系中吸附解吸行为的影响  77-79
  5.3 生物质炭-土壤体系老化前后，BDE-47 的吸附解吸行为的变化  79-80
  5.4 小结  80-82
第6章结论与建议  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 建议  83-84
参考文献  84-93
致谢  93-95
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  95

生物质炭对BDE-47在土壤中吸附和解吸行为的影响

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