【摘 要】
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阿特拉津是一种在全球范围内被广泛使用的除草剂,由于其价格低廉,除草效果良好,在我国东北地区被广泛用于玉米、大豆等作物种植过程中杂草的去除,其大量使用对公共卫生和环境存在不容忽视的潜在影响。近年来,秸秆生物炭还田技术得到了广泛的认可和关注。生物炭能够吸附土壤中的有机污染物,并通过影响土壤微生物群落的变化进而影响土壤中有机污染物的降解。然而目前关于秸秆生物炭对东北地区典型农田土壤中阿特拉津降解的影响尚
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阿特拉津是一种在全球范围内被广泛使用的除草剂,由于其价格低廉,除草效果良好,在我国东北地区被广泛用于玉米、大豆等作物种植过程中杂草的去除,其大量使用对公共卫生和环境存在不容忽视的潜在影响。近年来,秸秆生物炭还田技术得到了广泛的认可和关注。生物炭能够吸附土壤中的有机污染物,并通过影响土壤微生物群落的变化进而影响土壤中有机污染物的降解。然而目前关于秸秆生物炭对东北地区典型农田土壤中阿特拉津降解的影响尚缺乏系统研究。本论文以东北地区的典型农田土壤-棕壤和黑土为供试土壤,以玉米秸秆生物炭为秸秆生物炭材料,以阿特拉津为研究对象,采用吸附实验、土壤培养实验结合液相色谱分析技术与分光光度法,系统研究了秸秆生物炭对阿特拉津的吸附特征、土壤中阿特拉津的降解规律以及土壤酶活性的动态变化,以期为深入了解生物炭对土壤中阿特拉津环境行为的影响及其污染土壤生态修复提供理论依据和数据支撑。研究结果如下:(1)吸附实验结果表明,玉米秸秆生物炭对阿特拉津的等温吸附数据与Langmuir模型拟合度最佳,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型。玉米秸秆生物炭对阿特拉津的吸附平衡常数为0.043;阿特拉津浓度为20mg·L-1时,玉米秸秆生物炭对阿特拉津的吸附速率常数为0.0068,理论吸附值为165.09mg·g-1。说明玉米秸秆生物炭对阿特拉津具有较好的吸附能力,且其吸附作用是发生在均一表面上的单层吸附。(2)土壤中阿特拉津的降解符合一级动力学方程。阿特拉津在棕壤中的半衰期比其在黑土中的半衰期长,玉米秸秆生物炭的添加能够缩短阿特拉津在棕壤和黑土中的半衰期,且半衰期随土壤中玉米秸秆添加量的增加而缩短。0.5~5%的玉米秸秆生物炭添加量可将20mg/L阿特拉津在棕壤中的半衰期由对照处理的24.7d,缩短至17.7~22.3天;黑土中的半衰期由对照处理的18.2d缩短至14.1~17.3d。(3)阿特拉津对棕壤和黑土脲酶活性具有抑制作用,而玉米秸秆生物炭的添加对阿特拉津污染土壤脲酶活性表现出促进作用,减轻了阿特拉津对棕壤和黑土脲酶活性的抑制作用。生物炭的加入不仅在培养阶段提高了棕壤中脲酶的活性,并且在培养结束时仍然使土壤脲酶活性处于较高水平。培养的第14天,添加了0.5~5%玉米秸秆生物炭的棕壤相比对照处理棕壤脲酶活性分别提高了4.06~13.00%,玉米秸秆生物炭处理黑土相比对照处理土壤脲酶活性分别提高了6.50~13.57%。相关分析结果表明生物炭添加量与棕壤和黑土脲酶活性呈显著正相关关系,棕壤和黑土脲酶活性与阿特拉津降解率呈极显著正相关关系。(4)阿特拉津对棕壤和黑土脱氢酶活性具有激活作用,玉米秸秆生物炭的添加进一步促进了阿特拉津污染土壤脱氢酶活性,但随着时间的推移,其激活作用减弱。阿特拉津对棕壤和黑土中磷酸酶的活性表现出先抑制-再激活-逐渐恢复的作用趋势,而生物炭的添加促进了磷酸酶的活性。玉米秸秆生物炭添加量与棕壤和黑土脱氢酶和磷酸酶活性呈显著正相关关系,但棕壤和黑土脱氢酶和磷酸酶活性与阿特拉津降解率之间相关性不显著,说明土壤脱氢酶和磷酸酶活力变化对阿特拉津降解的影响较小。
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