【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤修复，具体为评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法。
技术介绍
1、随着工农业现代化水平的提高，人为因素造成的土壤重金属污染日益成为环境关注的焦点。在农业生产中，农药和各种生长添加剂的使用是农田土壤重金属的重要来源。重金属可作为饲料添加剂，对畜禽生长能够起到积极作用，因此，畜禽饲料中往往会添加一定量的重金属，但为缩短饲养周期，饲料中重金属的添加量往往大于实际需求量。饲料中添加的重金属不能够被畜禽完全吸收，没有被动物吸收、利用的重金属会与粪便一起排出，并随粪便施用进入到农田中。重金属污染具有毒性、持久性和不易生物降解性等特点，长期畜禽粪便施用会导致重金属在土壤中大量的累积富集，对环境和人群健康构成巨大潜在危害，因此，农田土壤重金属污染受到了广泛关注。在农业领域中，生物炭近年来被广泛地用于解决环境、能源、粮食和气候等多方面问题。生物炭由于其优异的表面性质，能够强烈吸附重金属，使其失活，减少其在植物体内的积累，被广泛应用于重金属污染土壤的修复。生物炭在土壤环境中会因氧化还原、干湿交替、冻融循环、微生物降解等多种环境效应而发生老化。生物炭老化后表面性质的变化及其对土壤重金属生物有效性的影响有待进一步揭示。本专利通过模拟生物炭在土壤中的不同老化过程，采用不同的表征手段，研究生物炭在不同老化过程中元素组成、比表面积、表面官能团、表面形貌的变化特征，对准确评价生物炭长期施用的可行性具有现实意义，为生物炭作为土壤改良剂长期有效修复重金属污染土壤提供科学理论支撑。中国专利cn 117007356 a公开了不同老化条件下生物炭稳
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，包括以下步骤：
3、步骤1，结合自然老化、化学氧化-冻融循环和化学氧化-干湿交替方法模拟生物炭的老化过程；
4、步骤2，使用多种表征技术，包括元素组成分析、比表面积分析、傅里叶红外光谱分析、扫描电镜分析，对生物炭在老化前后的表面性质进行定性和定量分析；
5、步骤3，基于bcr法对土壤中重金属形态进行分析，以揭示生物炭老化对重金属形态分布的影响。
6、进一步的，所述步骤1操作前还包括供试土壤采集、生物炭制备、2％生物炭土壤制备和重金属污染土壤制备；供试土壤采集具体为：采集典型农田黑土为供试土壤，自然风干后，研磨过筛，一部分用于测定土壤基本理化性质；
7、生物炭制备具体为：在550℃缺氧环境下，将玉米秸秆分解制备，获得粉末状玉米秸秆生物炭；
8、2％生物炭土壤制备具体为：向供试土壤中加入一定质量的玉米秸秆生物炭，使投加量与土壤质量的比例为2％，将生物炭和土壤充分混合均匀，制得2％的生物炭土壤；
9、重金属污染土壤制备具体为：称取一定量的2％生物炭土壤，向其中均匀地喷洒一定量的硝酸铜、硝酸镉或硝酸铅溶液，保持田间持水量60％不变，自然条件下干湿交替培养2周，自然风干后研磨过2mm筛备用。
10、进一步的，所述步骤1中当设置生物炭的老化方式时，试验共设3种老化处理，分别为自然老化、化学-冻融循环老化和化学-干湿交替老化，每种老化处理设置3次重复。
11、进一步的，当模拟生物炭自然老化方式时，在1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积的去离子水，使土壤含水量为田间持水量的60％，在恒温培养箱中自然老化30天，温度设置为25℃，湿度设置为60％，培养期内，土壤含水量调节采用称重法，每3天添加一定体积的去离子水，使土壤维持在初始设定的含水量，此处理为自然老化处理。
12、进一步的，当模拟生物炭化学-冻融循环老化方式时，1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积浓度的双氧水，在水浴条件下氧化，随后烘干，蒸发掉过量的过氧化氢和水；烘干后，将生物炭土壤保持田间持水量的60％，在高低温培养箱中进行10天的冻融循环；上述过程为一次化学-冻融循环老化，共进行3次老化。
13、进一步的，当模拟生物炭化学-干湿交替老化方式时，在1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积浓度的双氧水，在水浴条件下氧化，随后烘干，蒸发掉过量的过氧化氢和水；烘干后，将氧化后的生物炭土壤样品在100％田间持水量下用蒸馏水饱和16h，然后在60℃下烘干8h，共进行10天的干湿交替；以上为一次化学-干湿交替老化，共进行3次老化。
14、进一步的，所述步骤2操作前还需要对生物炭土壤中的生物炭进行分离，具体为：分别取出经自然老化、化学氧化-冻融循环和化学氧化-干湿交替老化方式的生物炭土壤样品，置于烧杯中，加入去离子水搅拌，利用密度差使生物炭与土壤分离；将上清液倒入100目不锈钢筛，收集悬浮于去离子水表面的生物炭，并用去离子水冲洗多次，冲掉生物炭表面的残留土壤和植物碎屑，将生物炭放于高低温培养箱中60℃烘干，得到自然老化生物炭、化学-冻融循环老化处理生物炭和化学-干湿交替老化处理生物炭，用于后续表面性质的表征。
15、进一步的，当对未老化生物炭和老化生物炭进行表征时，对初始新鲜生物炭、自然老化生物炭、化学-冻融循环老化处理生物炭和化学-干湿交替老化处理生物炭进行元素组成、比表面积、傅里叶红外光谱和扫描电镜分析，识别生物炭老化前后ph值、元素组成、表面官能团和表面结构性质的变化特征。
16、进一步的，所述步骤3中当对老化后的生物炭土壤进行bcr分析时，分别取经不同老化处理的生物炭土壤，自然风干后过筛，利用bcr法对老化前后生物炭土壤中cu、cd和pb不同形态的含量进行分析测定。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术通过模拟不同老化条件下的土壤环境，全面评估生物炭修复土壤重金属污染的长效性，为生物炭在土壤修复领域的应用提供科学依据。
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1.评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤1操作前还包括供试土壤采集、生物炭制备、2％生物炭土壤制备和重金属污染土壤制备；供试土壤采集具体为：采集典型农田黑土为供试土壤，自然风干后，研磨过筛，一部分用于测定土壤基本理化性质；
3.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤1中当设置生物炭的老化方式时，试验共设3种老化处理，分别为自然老化、化学-冻融循环老化和化学-干湿交替老化，每种老化处理设置3次重复。
4.根据权利要求3所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当模拟生物炭自然老化方式时，在1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积的去离子水，使土壤含水量为田间持水量的60％，在恒温培养箱中自然老化30天，温度设置为25℃，湿度设置为60％，培养期内，土壤含水量调节采用称重法，每3天添加一定体积的去离子水，使土壤维持在初始设定的含水量，此处理为自然老化处理。
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6.根据权利要求3所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当模拟生物炭化学-干湿交替老化方式时，在1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积浓度的双氧水，在水浴条件下氧化，随后烘干，蒸发掉过量的过氧化氢和水；烘干后，将氧化后的生物炭土壤样品在100％田间持水量下用蒸馏水饱和16h，然后在60℃下烘干8h，共进行10天的干湿交替；以上为一次化学-干湿交替老化，共进行3次老化。
7.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤2操作前还需要对生物炭土壤中的生物炭进行分离，具体为：分别取出经自然老化、化学氧化-冻融循环和化学氧化-干湿交替老化方式的生物炭土壤样品，置于烧杯中，加入去离子水搅拌，利用密度差使生物炭与土壤分离；将上清液倒入100目不锈钢筛，收集悬浮于去离子水表面的生物炭，并用去离子水冲洗多次，冲掉生物炭表面的残留土壤和植物碎屑，将生物炭放于高低温培养箱中60℃烘干，得到自然老化生物炭、化学-冻融循环老化处理生物炭和化学-干湿交替老化处理生物炭，用于后续表面性质的表征。
8.根据权利要求7所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当对未老化生物炭和老化生物炭进行表征时，对初始新鲜生物炭、自然老化生物炭、化学-冻融循环老化处理生物炭和化学-干湿交替老化处理生物炭进行元素组成、比表面积、傅里叶红外光谱和扫描电镜分析，识别生物炭老化前后pH值、元素组成、表面官能团和表面结构性质的变化特征。
9.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤3中当对老化后的生物炭土壤进行BCR分析时，分别取经不同老化处理的生物炭土壤，自然风干后过筛，利用BCR法对老化前后生物炭土壤中Cu、Cd和Pb不同形态的含量进行分析测定。
...【技术特征摘要】
1.评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤1操作前还包括供试土壤采集、生物炭制备、2％生物炭土壤制备和重金属污染土壤制备；供试土壤采集具体为：采集典型农田黑土为供试土壤，自然风干后，研磨过筛，一部分用于测定土壤基本理化性质；
3.根据权利要求1所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，所述步骤1中当设置生物炭的老化方式时，试验共设3种老化处理，分别为自然老化、化学-冻融循环老化和化学-干湿交替老化，每种老化处理设置3次重复。
4.根据权利要求3所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当模拟生物炭自然老化方式时，在1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积的去离子水，使土壤含水量为田间持水量的60％，在恒温培养箱中自然老化30天，温度设置为25℃，湿度设置为60％，培养期内，土壤含水量调节采用称重法，每3天添加一定体积的去离子水，使土壤维持在初始设定的含水量，此处理为自然老化处理。
5.根据权利要求3所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当模拟生物炭化学-冻融循环老化方式时，1kg 2％生物炭土壤中加入一定体积浓度的双氧水，在水浴条件下氧化，随后烘干，蒸发掉过量的过氧化氢和水；烘干后，将生物炭土壤保持田间持水量的60％，在高低温培养箱中进行10天的冻融循环；上述过程为一次化学-冻融循环老化，共进行3次老化。
6.根据权利要求3所述的评估生物炭修复土壤重金属污染长效性的方法，其特征在于，当模拟生物炭化学-干湿交替老化...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔政武，王洋，王莉霞，王楠，袁玉玉，徐林浩，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：
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