大豆秸稈生物炭對(duì)金屬硫化物尾礦污染土壤的修復(fù)作用

大豆秸稈生物炭對(duì)金屬硫化物尾礦污染土壤的修復(fù)作用金屬硫化物礦山尾礦污染不同于一般成因的重金屬污染,還存在尾礦中硫化礦物氧化產(chǎn)酸并不斷釋放重金屬的問題。由于氧化作用,硫化物尾礦產(chǎn)生大量含重金屬和硫酸根離子的酸性礦山廢水,對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響,并通過食物鏈作用對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。生物炭因具有獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì),可以通過靜電吸附、離子交換、表面絡(luò)合及共沉淀等方式有效降低土壤重金屬的活性和毒性,起到修復(fù)土壤的作用。為控制硫化物尾礦氧化帶來(lái)的環(huán)境影響,本論文以江西銀山礦業(yè)選礦廠尾礦為研究對(duì)象,采用生物炭處理尾礦的方式,抑制尾礦氧化,控制重金屬和硫酸根離子的釋放。并通過模擬金屬礦山尾礦污染土壤為研究對(duì)象,采用盆栽試驗(yàn)和發(fā)芽試驗(yàn),研究了生物炭施用于尾礦污染土壤,對(duì)植物生長(zhǎng)及吸收土壤重金屬的影響,探討生物炭在金屬硫化物礦山尾礦重金屬污染土壤中的修復(fù)潛力。主要結(jié)論如下:（1）在500℃制備的大豆秸稈生物炭,pH值大于7,表現(xiàn)出堿性。傅立葉紅外光譜分析可知生物炭含有羥基、芳香結(jié)構(gòu)以及酸性含氧官能團(tuán)等,掃描電鏡觀察其表面形貌可知生物炭具有多孔結(jié)構(gòu),微孔數(shù)量多且形狀規(guī)則,比表面積大。（2）通過對(duì)銅尾礦的理化性質(zhì)進(jìn)行分析,尾礦主要成分有石英、針鐵礦、赤鐵礦與少量石膏、高嶺石等,主要元素有Fe、Al、Si以及少量的S等。通過對(duì)銅尾礦重金屬總量測(cè)定分析,銅尾礦中總金屬Cu、Zn和Pb含量都很高,Cd含量相對(duì)較低。（3）在淹水條件下的氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,雙氧水作為氧化劑能夠加速尾礦氧化,使尾礦迅速氧化生成大量的Fe³⁺和SO₄^2-,且使溶液中重金屬含量明顯增大。在雙氧水加速氧化環(huán)境下,生物炭仍然能發(fā)揮良好的鈍化效果。在自然氧化過程中,生物炭能夠明顯提高尾礦pH,抑制尾礦氧化,固化重金屬。（4）在干濕交替條件下的氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,在尾礦污染土壤中,生物炭能提高土壤pH,降低土壤體系氧化性,抑制尾礦氧化產(chǎn)酸作用,降低重金屬含量。而生物炭與油酸鈉/硅酸鈉協(xié)同處理在提高土壤pH值、降低氧化性、抑制硫酸根產(chǎn)生及鈍化重金屬效果上都比生物炭單獨(dú)處理效果好。其中,硅酸鈉與生物炭協(xié)同處理土壤pH值最大,油酸鈉在降低硫酸根含量上效果最明顯。在銅尾礦污染土壤組中,對(duì)于提高土壤pH、降低氧化性,抑制重金屬釋放效果生物炭不如油酸鈉和硅酸鈉。而在鋅尾礦污染土壤組中,生物炭對(duì)重金屬釋放的抑制效果比油酸鈉和硅酸鈉好。（5）盆栽實(shí)驗(yàn)和發(fā)芽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加生物炭能明顯促進(jìn)空心菜生長(zhǎng),其中生物炭對(duì)空心菜根部生長(zhǎng)的影響比莖葉效果更為明顯。空心菜組織中的Cu、Zn、Pb、Cd含量與土壤中Cu、Zn、Pb、Cd濃度呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性。生物炭明顯降低空心菜中Cu、Zn、Pb、Cd的含量,鈍化土壤重金屬作用明顯。生物炭能顯著提高污染土壤pH值,明顯緩解硫化礦物氧化產(chǎn)酸問題。在復(fù)合重金屬污染土壤