镉污染池塘底泥的Fe-KMnO4-BC钝化修复机制及其农用的生态环境效应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809076
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0902.农业水利与农村水利
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Using as fertilizers for plantation is one of the main disposal approach for pond sediments. However, cadmium (Cd) accumulation caused by intensive cultivation has raised great risks to human health and agricultural ecology which restricted sediments recycling. Recently, modified biochar becomes a hot issue in remediation of Cd-polluted sediments, while the researches on its mechanisms, influencing factors and effectiveness evaluations are rare reported. Therefore, biochar (Fe-KMnO4-BC) modified through magnetization and oxidation is intended to apply for the immobilization of Cd in sediments, aiming to (1) reveal the mechanisms of Fe-KMnO4-BC on Cd2+ adsorption, with observation of its surface characteristics and adsorption properties variations, by using the techniques of Nano-FTIR,XRD and XPS et.al; (2) explore the influencing mechanisms of Fe-KMnO4-BC dosage and moisture condition on the long-term field immobilization effectiveness, through measuring the speciation distribution and leaching concentration of Cd in sediments, based on XANES, XRF and TCLP technologies; and (3) evaluate the environmental effects of the treated sediments applying for plantation, via determining cadmium's total amount and δ114/110 Cd value in farmland water, soils and rice grains, by applying the to be built soil-water-crop quality assessment and isotopic tracing methods. The expected results could provide the theoretical and practical basis for the development of site remediation technology as well as the harmless utilization of Cd-polluted sediments.
集约化养殖引起的池塘底泥镉累积因对人类健康、生态环境有重要影响,制约了底泥的还田农用。近年来,改性生物炭用于镉污染底泥的处置颇具成效,但其钝化机理、影响机制和效果评价鲜有报道。本项目以负磁、氧化手段制备改性生物炭(Fe-KMnO4-BC),开展镉污染底泥的钝化及还田农用的生态环境效应研究,旨在:(1)通过Nano-FTIR、XRD和XPS等手段,观测改性生物炭的表征变化和吸附特性,揭示其吸附Cd2+的作用机理;(2)采用XANES、XRF、TCLP技术,测定底泥中镉的形态分布和浸出浓度,探讨场地修复中改性生物炭用量与水分条件影响长期钝化效果的机制;(3)以农田水、土壤、稻粒的全镉含量和δ114/110 Cd值为主要指标,利用构建的水土-农产品综合质量指数法和同位素示踪技术,对钝化底泥还田的环境效应作出评价。研究成果可为镉污染底泥场地钝化技术的形成及无害化农用提供理论和实践依据。

结项摘要

为修复镉(Cd)、铅(Pb)污染河湖底泥,加速其资源化农用,本研究采取裂解参数优化、硝酸-高锰酸钾联合改性手段制备试验用改性椰壳炭,通过理化性质表征、动力学特性分析揭示其吸附Cd2+、Pb2+的机制,并进一步通过种植试验评估其场地修复的长期效果,研究结果如下:(1)低温 (400~500℃)、短时 (1~2h)条件下制备的椰壳炭理化性质较优,改性后其比表面积、总孔容积、表面微孔和酸性含氧官能团数量进一步提高,重金属吸附性能显著提升;(2)改性椰壳炭对Pb2+、Cd2+的吸附均符合Langmuir和Freundlich模型,吸附反应易于发生且以化学吸附为主,其吸附动力特征符合准二级动力学模型,颗粒内扩散并非控制吸附过程的唯一限速步骤;(3)改性椰壳炭钝化底泥Cd、Pb的长期稳定化效果理想,15~18周后浓度均低于《农用地土壤环境质量标准》中规定的安全限值,二次释放风险较小,且底泥还田后,土壤和蔬菜中的Cd、Pb有效含量均可达到相关安全标准。相关研究结果为底泥无害化处理和资源化农用提供了理论和实践依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
土壤盐分对水稻植株饲料化利用价值的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    饲料研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琪琳;毛欣宇;伍冠锁;匡伟;裴丹丹;邵孝候
  • 通讯作者:
    邵孝候
Operating Parameters Optimal Scheme and Feasibility Research of Enhancing Strategies for Electro-kinetic Remediation on Lead-polluted Estuary Sediments Treatment
电动修复铅污染河口沉积物运行参数优化方案及强化策略可行性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Fresenius Environmental Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mao Xinyu;Jiang Xiaosan;Wu Shaoyun;Chen Lina;Yu Huaizhi;Shao Xiaohou
  • 通讯作者:
    Shao Xiaohou
改性椰壳炭钝化修复土壤镉、 铅的长期稳定化效果及生态风险评估研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛欣宇;于怀志;翟森茂;姜小三;徐洲;王琪琳
  • 通讯作者:
    王琪琳
氧化锌对仔猪生长性能、血清指标及 养殖场周边土壤生物化学指标的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    饲料研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琪琳;毛欣宇;伍冠锁;匡伟;裴丹丹;邵孝候
  • 通讯作者:
    邵孝候

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其他文献

超声冲击作用下铝合金层片结构焊缝成形及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈琪昊;王程程;谢志宇;毛欣宇;林三宝
  • 通讯作者:
    林三宝

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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