MgO2-MgNCN/MgO体系在土壤污染治理中的应用研究

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伴随着工业、农业的快速发展,土壤环境遭受重金属和有机物等污染的情况也日益严峻,严重破坏了生态平衡,威胁到人类健康。为此,各种修复材料和技术应运而生,但是高成本、低效率及次生污染等问题始终制约了土壤污染修复技术的发展。本论文基于镁系材料的环境友好和多功能特性,研究Mg O2-Mg NCN/Mg O高级氧化技术体系对土壤中重金属离子(Cd2+)污染、有机物(TC)污染的治理应用。一方面,利用高级氧化技术产生的活性氧物种来降解有机污染物;另一方面,利用该体系的Mg O及水解产物Mg(OH)2来稳定固化重金属离子;同时该体系还可以用作镁肥、氧肥和氮肥,为农作物增产。主要研究内容和结果如下:(1)分别制备出Mg O2和Mg NCN/Mg O样品,以Cd2+(10 mg/kg)为土壤重金属污染代表、泰国柳叶空心菜为农作物模型,通过盆栽实验对比了Mg O2-Mg NCN/Mg O体系与单一的Mg O2、Mg NCN/Mg O对土壤中Cd2+的钝化效果、农作物产量、重金属累积量的影响。结论如下:单一Mg O2在土壤中施用量为500 mg/kg时,40天后对有效态Cd2+的钝化率为5.9%,空心菜中Cd的累积量下降了7.5%,空心菜增产率为51.1%;当在土壤中施用500 mg/kg的单一Mg NCN/Mg O复合物时,40天后有效态Cd2+的钝化率可达27.1%,同时空心菜中Cd的累积量也减少了32.6%,但其增产率仅为5.1%;当二者混合(质量比1:1)构成的Mg O2-Mg NCN/Mg O体系在土壤中施用量为500 mg/kg时,40天后有效态Cd2+的钝化率为20.8%,空心菜中Cd的累积量也下降了27.4%,且空心菜的增产率高达94%,综合效果较佳。(2)以TC(100 mg/kg)为土壤有机污染物代表,考察了不同施用量的Mg O2和Mg NCN/Mg O复合物施用对土壤中TC的降解效果。主要结论为:单一的Mg O2或Mg NCN/Mg O复合物对土壤中TC几乎无降解;而二者构成的Mg O2-Mg NCN/Mg O高级氧化体系对TC的降解效果显著。其中,30 mg的Mg O2和15 mg的Mg NCN/Mg O复合物在24 h内能使50 g污染土壤中的TC降解84%以上。
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