發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 13:05

　　生物碳（biochar）是指生物質(zhì)在充滿惰性氣體條件下通過(guò)低溫?zé)峤猱a(chǎn)生的富含碳素、高芳香化、難溶并且多孔的固態(tài)材料,當(dāng)添加到土壤中時(shí),它可以大大的促進(jìn)養(yǎng)分和污染物的循環(huán)。生物炭表面含有豐富的含氧官能團(tuán)如羧基、酚羥基、甲氧基、醌基和酮基等,這些基團(tuán)決定了生物炭可以作為固態(tài)的電子穿梭體,參與到自然界中的氧化還原反應(yīng)中。已有研究表明,生物炭在添加到土壤中后,在自然條件的影響下其理化性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變,長(zhǎng)時(shí)間的生物炭老化會(huì)在其表面生成大量的含氧官能團(tuán)。同時(shí),生物炭在老化過(guò)程中會(huì)釋放多種有機(jī)化合物（也被稱為生物炭衍生的有機(jī)物,BDOM）。已有結(jié)果證實(shí),老化過(guò)程對(duì)生物炭理化性質(zhì)產(chǎn)生較大影響,但是對(duì)其氧化還原特性的影響未見(jiàn)報(bào)道。深入研究老化過(guò)程對(duì)生物炭在土壤環(huán)境中的氧化還原能力的影響,為揭示其生態(tài)效應(yīng)具有重要的意義。本文研究了在非生物體系中,生物炭經(jīng)老化處理后生成溶解性生物炭和老化生物炭的規(guī)律,并重點(diǎn)闡明了他們的氧化還原特性以及介導(dǎo)污染物（Cr（Ⅵ））還原轉(zhuǎn)化的能力。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）研究了不同熱解溫度的生物炭（300℃、400℃、500℃、600℃和700℃）釋放BDOM的規(guī)律,并表征了... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鉻在生物圈中的生物地球化學(xué)循環(huán)[8]

廣東工業(yè)大學(xué)碩士論文3和RAD51亞細(xì)胞限制性的變化，這說(shuō)明Cr(VI)會(huì)損害淋巴細(xì)胞DNA。相反，Cr(III)對(duì)于人體代謝至關(guān)重要，與維持葡萄糖，膽固醇和甘油三酸酯水平，細(xì)胞膜穩(wěn)定性，核酸和蛋白質(zhì)的合成及穩(wěn)定性有關(guān)[13]。然而，在高濃度下，Cr(III)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響[14]。穩(wěn)定的Cr(III)物質(zhì)與DNA所含有的帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)之間的靜電相互作用形成誘變且有毒的Cr(III)-DNA復(fù)合物，這些復(fù)合物影響DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，并可能引起誘變[15,16]。圖1-2闡述了鉻吸收對(duì)細(xì)胞活性的影響機(jī)制。圖1-2鉻吸收對(duì)細(xì)胞活性的影響機(jī)制[17]Fig.1-2Generalmechanismsofchromiumuptakeandcellularfate.1.2鉻污染的修復(fù)方法及其研究進(jìn)展重金屬對(duì)土壤的污染過(guò)程不易被發(fā)現(xiàn)，但污染后果卻相當(dāng)嚴(yán)重，且土壤重金屬污染的不可逆性，因此對(duì)重金屬污染的土壤修復(fù)是當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題的重中之重。重金屬污染土壤修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，首先要確定污染源以及污染類型，針對(duì)不同的污染類型采取不同的修復(fù)方法。鉻的修復(fù)可以通過(guò)各種物理，化學(xué)和生物方法進(jìn)行。在有機(jī)或無(wú)機(jī)電子供體的存在下，作為強(qiáng)氧化劑的Cr(VI)化合物容易還原為Cr(III)。1.2.1物理修復(fù)一般是指采用物理方法去除或者分離土壤中的重金屬的技術(shù)。鉻污染土土壤物理修復(fù)技術(shù)主要包括吸附、電滲析法和土壤洗滌等技術(shù)[18-20]。吸附主要用具有吸附性材料比如生物炭和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)鉻進(jìn)行吸附。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是通過(guò)電流的作用，在電場(chǎng)的作用下，土壤中的重金屬離子（如Pb、Cd、Cr、Zn等）以電透滲和電遷移的方式向電極運(yùn)輸，然后集中收集處理。電動(dòng)修復(fù)方法特別適合于低滲透的

廣東工業(yè)大學(xué)碩士論文5生物膜轉(zhuǎn)運(yùn)。在細(xì)胞內(nèi)部，它借助特定的金屬結(jié)合蛋白易位，并通過(guò)高度不穩(wěn)定的氧化態(tài)（即Cr(V)和Cr(IV)）最終還原為Cr(III)。有氧微生物和厭氧微生物都具有將Cr(VI)還原為Cr(III)的能力。在有氧的條件下，Cr(V)會(huì)以幾種相形式發(fā)生還原，其中Cr(V)減少為中間體Cr(VI)/Cr(V)最后還原為熱力學(xué)穩(wěn)定的結(jié)果Cr(III)。在厭氧條件下，Cr(VI)本身在細(xì)胞呼吸中充當(dāng)末端電子受體，并經(jīng)常接收細(xì)胞色素b和細(xì)胞色素c產(chǎn)生的電子[29,30]。目前，已經(jīng)有一些菌株被報(bào)導(dǎo)可以利用有機(jī)碳作為電子供體將Cr(VI)轉(zhuǎn)化為Cr(III)，例如Pseudomonasdechromaticans,Desulfovibriovulgaris和Leucobactersp。圖1-3微生物細(xì)胞去除鉻的機(jī)理[28]Fig.1-3Mechanismsofchromiumremovalbyamicrobialcell1.3生物炭研究及進(jìn)展1.3.1生物炭的定義生物炭是由生物質(zhì)在低溫（<700℃）厭氧環(huán)境下熱解產(chǎn)生的固態(tài)物質(zhì)，例如農(nóng)作物殘?jiān)�，糞便和固體廢物。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于生物炭并沒(méi)有十分明確的定義，但國(guó)外將其定義為“具有穩(wěn)定性質(zhì)且富含碳素的多孔碳質(zhì)固體”。由于其在土壤中的穩(wěn)定性，比表面積大和多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，傳統(tǒng)上將生物炭作為土壤改良劑及固碳劑方面施加于土壤。最近研究發(fā)現(xiàn)，生物炭會(huì)對(duì)土壤中有機(jī)碳產(chǎn)生重要影響，會(huì)減少土壤中不穩(wěn)定的有機(jī)碳，并增加穩(wěn)定的有機(jī)碳含量[31]。這有助于土壤固定二氧化碳，因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳是大氣中CO2的來(lái)源和吸收者[31]。迄今為止，在許多研究中已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了生物炭在農(nóng)學(xué)和環(huán)境效益方面的潛力，主要包括緩解全球變暖，廢物管理，土壤修復(fù)以

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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