生物炭对纳米TiO2颗粒在磷酸盐溶液中团聚与迁移的影响开题报告

1. 研究目的与意义

人工纳米材料TiO2被广泛使用到服装、化妆品、办公用品纸张、涂料、塑料、人造纤维等行业。然而，这些纳米材料在工业生产或在生活垃圾填埋、堆肥处理过程中，不可避免地接触到土壤，从而被释放到土壤中引起二次污染问题，它们的存在可能会破坏农田。此外，农田中施用过量的磷肥，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，大量污染物质进入水体，造成水体污染和富营养化。近年来水体富营养化引发的大规模水华和赤潮已成为我国湖泊和沿海地区突出的环境问题之一。因此，研究磷酸盐对纳米TiO2材料在土壤中的迁移行为，是我国农业科学面临的一项迫切任务，并且对保护生态环境，认识纳米材料和磷污染的危害和研究其具有重大的现实意义。

全球每年产生的黑碳中,有 80%—90%进入到土壤和沉积物,并广泛分布于大气、冰雪、水体等环境介质中。 黑碳在不同环境介质中具有不同的环境行为,表现出不同的环境效应。 大气中的黑碳能通过吸热增温和改变云量影响气候和天气,通过形成光化学烟雾和臭氧影响大气质量,通过携带有害物质并进入人体危害人体健康。 冰雪中的黑碳能通过降低冰雪反射率影响气候。 与这些大体消极的环境效应不同,土壤和沉积物中黑碳往往表现出积极的环境效应。 首先,由于其超强的抗降解能力,黑碳可以将从生物鄄大气碳循环中捕获的碳贮存起来,长期看来可减少大气中温室气体含量以减缓温室效应;同时增加土壤中有机质含量以提高土壤肥力 。 其次,由于其超强的吸附能力,黑碳可以吸附有机污染物与重金属以降低污染物的环境风险;可以吸附营养盐以增加土壤肥力。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究不同浓度的磷酸盐和生物炭在不同PH下对TiO2在土壤悬浮溶液中的团聚分散行为。

并且通过改变磷酸盐溶液和生物炭的浓度，探索磷酸盐及生物炭在不同浓度时对TiO2在土壤中的滞留和迁移行为。

3. 研究的方法与步骤

把筛选过的石英砂和纳米二氧化钛加入等体积不同浓度的磷酸盐和生物炭混合液中，测量电位粒径和ph。

用紫外分光光度计测出每种浓度磷酸盐中不同时间段的二氧化钛浓度，寻找规律，探究磷酸盐的浓度和生物炭浓度对tio2纳米颗粒在土壤悬浮液中的聚沉行为。

再通过淋溶实验，探索磷酸盐和生物炭组合作用对tio2纳米颗粒在土壤中滞留与迁移的影响。

4. 参考文献

1] 王萌,陈世宝,李娜,马义兵,纳米材料在污染土壤修复及污水净化中应用前景探讨, 中国生态农业学报,2010, 18(2): 434439

[2] l. k. adams, d. y. lyon and p. j. j. alvarez, water res., 2006, 40,35273532.

[3] 伟良．刘剑洪，田德采，等化学研究与应用，2000．(2)：1 32

5. 计划与进度安排

1）2022-09-15~2022-09-28 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告；

2）2022-10-16~2022-10-30 探究磷酸盐的存在在tio2纳米颗粒在土壤悬浮液中的聚沉行为；

3）2022-11-01~2022-11-15 总结前期工作，完成中期答辩前准备工作；