微生物复合生物炭修复Pb的机理研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

由于重金属污染持久性强、不易迁移、降解难度大以及具有高毒性，对土壤生态系统和地下水循环系统会产生极大的破坏，且通过生物循环系统对人体健康安全造成很大程度的影响^［1-2］。目前，针对土壤重金属污染的治理措施主要有物理、化学、生物及复合修复技术，但此类修复方式大多存在除污效率低下、操作复杂及投入成本较高等缺陷^［3-5］。

生物炭是一种将农业废弃木材及秸秆等在缺氧情况下经热解炭化形成的高含碳固态物，可利用其较大的比表面积、较高的阳离子交换容量和发达的孔隙率进行土壤重金属污染物吸附和固定，并能有效改善土壤理化性质和减少温室气体排放^［6－7］，具有无污染、经济投入低以及治理土壤重金属污染效果显著等特点，在土壤重金属修复领域具有广阔的应用前景。生物炭比表面积较大，且拥有丰富的官能团和孔隙结构，通过生物炭表面携带负电荷的表面络合、离子交换以及静电作用，对土壤中重金属元素进行吸附固定，降低重金属污染物在土壤中的扩散程度和有毒害物质的迁移^［8－9］。表面吸附是在生物炭分子与重金属离子间范德华力共同的作用下产生的，比表面积和孔隙率越大，其之间的范德华力也越大，对重金属的吸附作用也越强。生物炭表面拥有丰富的含氧官能团，通过官能团中氧原子的孤电子会结合重金属离子形成形态稳定的络合物，对重金属离子的固定作用显著。有研究发现，cu、pb、ag、al 等均能被生物炭表面络合反应固定^{［10－11］}。

铅污染修复是一个备受关注的领域。由于铅在土壤中的停留时间长，会在环境中富集而产生较高的毒性，加之现代社会人类活动频繁（如采矿，电池制造，固体废弃物的排放等），铅污染现象日益加重^[12]。

2. 研究的基本内容和问题

1、研究目标

a探究生物炭和黑曲霉对pb的影响

b探究生物炭和黑曲霉两者融合对pb的修复机理。

3. 研究的方法与方案

1、材料与方法

此试验为室内摇瓶培养试验。

培养基：牛肉膏蛋白胨培养基（na）：3g牛肉膏,10g蛋白胨，5gnacl,1000ml去离子水,ph：7.2-7.4。

4. 研究创新点

目前的研究主要关注黑曲霉对重金属生物溶出的效果及溶出条件的优化，如任婉侠等采用分步溶出的方式，利用黑曲霉溶出工业污染土壤、污灌农田土壤中的重金属，结果显示，二步溶出效果明显; gholami 等优化了黑曲霉的溶出条件，提高了废催化剂中重金属的溶出率; zeng 等添加芬顿试剂( fe2 和 h2o2 组合体系) 后提高了黑曲霉对底泥中重金属的溶出效果。

本实验在实验室前期研究工作的基础上，计划研究黑曲霉和生物炭替代对pb的修复机理的影响，通过沉淀法制备被不同浓度的生物炭，继而研究黑曲霉分泌的有机酸对碳酸根离子释放的影响变化。另外，本实验将利用gwb软件中的react和act2两个程序模块，模拟黑曲霉复合生物炭的除铅过程，即通过向反应体系中逐步滴加草酸来代替黑曲霉分泌草酸的过程。

5. 研究计划与进展

实验部分计划于2020年四月份完成；计划于2020年五月份完成实验的模拟分析部分，并与六月份前撰写毕业论文。