【摘 要】
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农药在土壤中的残留与迁移对地下水环境造成了潜在的风险,生物炭可以作为一种经济有效、绿色环保的修复剂添加到土壤中,以阻滞污染物迁移到地下水中。本研究使用小麦秸秆制备了三个炭化温度(300、500和700℃)的生物炭(分别标记为WB300、WB500和WB700),选取了三嗪类莠去津(ATZ)和氨基甲酸酯类西维因(CAR)为目标污染物,通过批实验探究了两种农药在生物炭上的吸附机理;同时探究了生物炭-高
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农药在土壤中的残留与迁移对地下水环境造成了潜在的风险,生物炭可以作为一种经济有效、绿色环保的修复剂添加到土壤中,以阻滞污染物迁移到地下水中。本研究使用小麦秸秆制备了三个炭化温度(300、500和700℃)的生物炭(分别标记为WB300、WB500和WB700),选取了三嗪类莠去津(ATZ)和氨基甲酸酯类西维因(CAR)为目标污染物,通过批实验探究了两种农药在生物炭上的吸附机理;同时探究了生物炭-高岭土混合体系对农药的吸附特征。本研究主要结论如下:(1)生物炭对CAR和ATZ的吸附能力排序为WB700>WB500>WB300。主要因为WB700炭化程度更高,具有更大的比表面积和微孔更为发育。从WB300到WB700,吸附机制逐渐由氢键作用为主导转化为π-πEDA作用为主导;分配作用和孔隙充填作用对WB300和WB500/WB700的吸附也具有一定的贡献。(2)双溶质体系中,CAR和ATZ之间存在较强的竞争吸附作用,其中CAR竞争生物炭吸附位点的能力比ATZ强,主要因为CAR的酯基官能团和萘环结构比ATZ的三氮杂环和-NH与生物炭的结合能力更强。高炭化程度的生物炭具有更高的芳香性,与具有萘环结构的CAR结合能力更强,所以CAR的竞争吸附能力随着生物炭炭化温度的升高而增强。(3)高岭土对CAR和ATZ的吸附能力较弱,氢键作用和疏水作用是主要的吸附机理。添加5%WB300、1%WB500和0.1%WB700(质量比)可以显著提高高岭土的吸附性能。只添加0.1%的WB700仍然可以使生物炭-高岭土混合体系吸附最强,因此其修复性能最好。(4)生物炭-高岭土混合体系中生物炭的吸附性能比纯生物炭的要弱,其原因是高岭土覆盖在生物炭外表面而影响了农药与生物炭吸附位点的接触。因此在将生物炭用于土壤修复时,要避免高估生物炭的吸附性能。
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