生物炭对茶园土壤镉的固定机理研究

项目主持人:李清飞博士

我校地理科学学院李清飞博士2016年获批国家自然科学基金项目:生物炭对茶园土壤镉的固定机理研究,项目编号:41671476.

随着工业的快速发展,中国农田土壤重金属的污染问题日益加重.相关研究证实,茶叶重金属的主要来源是土壤.因此,如何降低茶园土壤中重金属含量或钝化其活性,降低茶树对重金属的吸收,提高茶叶品质,成为农业环境研究中的重要问题.目前,生物炭在农业领域被认为是一种有效的土壤改良剂,增施生物炭能够增加土壤肥力,提高作物产量,同时其化学稳定且难以被微生物降解,可以作为一种强吸附材料,被认为是一种廉价的原位修复污染土壤或沉积物的方法.茶叶中Cd累积量取决于土壤中Cd的含量、形态和植物种属,研究表明茶树对重金属的吸收与土壤pH 值和土壤有效态重金属含量显著相关.

该项目以维持茶园环境安全、高效生产模式及农业经济可持续发展为前提,研究生物炭稳定技术,减低土壤重金属Cd的有效含量以阻控Cd向茶叶中的迁移,从而提高茶叶的品质.通过研制生物炭产品,以不同Cd污染水平土壤为试材,结合X衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、能谱电镜(SEM、TEM)及红外光谱(FT-IR)等分析手段,重点研究上述生物炭处理土壤中镉在土壤-植物微界面迁移转化过程、生物炭对土壤中镉有效态含量变化规律、镉在茶树组织、细胞内的吸收、迁移过程、分配规律及其影响因素,以期在环境化学角度对上述生物炭可能产生的钝化机理及影响因素进行阐明,最终提出适合我国重金属污染土壤的安全、高效利用生态稳定修复技术.

该项目从重金属离子在土壤-植物中迁移、转化的微界面过程角度出发,依据环境化学原理,将植物修复技术应用在重金属污染茶园的原位修复,克服了植物修复大多只应用在提取土壤中重金属元素的局限性,研究结果有望在今后重金属污染茶园土壤修复治理中具有广阔应用前景.

李清飞,博士,硕导,主要从事环境污染控制与修复研究.主持国家自然科学基金面上项目1项,河南省科技攻关项目3项,完成省级鉴定成果3项,国家专利授权4项,获信阳市科技局进步叁等奖2项,发表论文20余篇.