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目前土壤重金属镉(cadmium,Cd)污染问题日益突出,引起社会广泛关注。重金属Cd的毒性较强,容易通过食物链生物放大作用对人体健康造成威胁。寻求一种成本低且效果好的修复方法治理Cd污染土壤成为研究的热点。生物炭由于其对重金属具有较好的吸附去除效果,被广泛用于污染水体及土壤的治理。羊粪作为一种原始肥料,直接施用存在环境污染的风险,但是将其通过热解制备成生物炭,能够降低其环境风险,同时实现废弃物的资源化利用,不仅提高其对重金属的吸附性能,还会产生较好的社会经济效益。因此,本文以农业废弃资源羊粪为原料,采用限氧热解法在不同温度(300、500、700℃)下制备羊粪生物炭(标记为SMB300、SMB500、SMB700),通过土壤培养实验研究生物炭对Cd的吸附及形态的转变;采用柱状实验,将羊粪生物炭以不同的施用模式(添加、盖层、添加+盖层)施用于土壤中,研究不同施用模式下羊粪生物炭对Cd迁移的影响;最后通过盆栽实验研究羊粪、发酵羊粪、羊粪生物炭(SMB300、SMB500、SMB700)施用对白菜生长特性和Cd积累以及土壤Cd含量以及形态转化的影响。主要研究内容及结果如下:(1)在不同热解温度(300、500、700℃)条件下制备羊粪生物炭并标记为SMB300、SMB500、SMB700。通过SEM-EDS、FT-IR、BET、Zeta电位分析仪对羊粪生物炭的微观形貌、表面官能团、比表面积、表面电荷等进行表征。结果表明:不同热解温度条件下制备的生物炭碱性和灰分含量由高到低依次为SMB700、SMB500、SMB300;不同p H条件下生物炭样品的Zeta电位表现为SMB500>SMB300>SMB700;FT-IR结果显示各生物炭表面均含有丰富的含氧官能团。(2)将羊粪在不同热解温度(300、500、700℃)条件下制备生物炭(分别标记为SMB300、SMB500、SMB700)作为土壤改良剂,通过60天的土壤培养实验研究生物炭添加对Cd固定稳定化过程影响。实验结果表明:施用羊粪生物炭后,土壤p H、总有机碳(Total organic carban,TOC)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)含量显著增加;降低了土壤Cd的有效态含量。添加SMB300、SMB500、SMB700后,污染土壤中Cd有效态含量分别降低了8.03%、30.43%、17.00%。可交换态和碳酸盐结合态镉占比降低,残渣态镉占比升高,其中SMB500对Cd有效态含量减控效果最好。(3)本章选用SMB500作为土壤改良剂,以3%(羊粪生物炭与土壤的比例)的施加量以不同施用模式(添加、盖层、添加+盖层)施用于土壤,以确定生物炭施用模式对土壤重金属Cd的控制效果。通过室内柱状实验,分析不同施用模式下添加生物炭对土壤渗滤液p H、TN、TP含量、重金属Cd的纵向迁移行为及其形态转化的影响。结果表明:生物炭在不同施用模式下能够降低渗滤液中Cd含量,其中盖层处理组效果最好(降低37.95%)。添加+盖层处理能够提高土壤p H,对于重金属有效性的降低具有积极影响。生物炭在不同施用模式下减少了土壤中Cd的纵向迁移,添加+盖层处理组Cd的淋失量较少(减少6.33%)。说明在添加+盖层处理下施用生物炭能够减少重金属Cd的迁移,实现对重金属Cd污染土壤的修复。(4)生物炭已被证明能有效降低土壤和植物中有效重金属的含量,而羊粪生物炭对白菜中Cd的生物有效性和毒性,以及减少土壤中Cd污染物含量的影响在很大程度上尚不清楚。本章选用羊粪、发酵羊粪、羊粪生物炭(SMB300、SMB500、SMB700)作为土壤改良剂,通过土壤盆栽实验研究不同土壤改良剂对白菜生长及Cd积累、土壤理化性质及Cd转化的影响。结果表明,白菜叶片和根系中的Cd含量会随着羊粪生物炭及发酵羊粪的施用而降低,从而提高白菜的产量及叶绿素含量,减少Cd的胁迫。土壤改良剂的添加提高了土壤p H,降低了土壤生物有效态镉占比。总体而言,生物炭施用对促进白菜的生长、缓解Cd毒性、提高土壤氮磷利用效率、钝化土壤重金属Cd等最为有效。实验结果可为农田土壤中的重金属污染修复提供可行的技术,为农业废弃物资源化利用提供参考。