生物质炭对水稻吸收镉，锌离子的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

我国农田环境污染日益严峻。

据环保部（2013）公布，我国污染耕地总面积超过1.5亿亩，其中中度以上污染农田在6500万亩，每年受重金属污染的粮食多达1200多万吨，由于重金属污染导致粮食减产也达到1000多万吨。

2013年2月27日，南方日报报道，深粮集团2009年购自湖南的万吨大米检出重金属镉(cd)含量超标（0.3毫克每公斤，超过我国现行食品/粮食卫生质量标准0.2毫克每公斤的限值），一时间引起了社会的强烈反响和食物安全的严重担忧。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：从微观、颗粒和表面反应角度了解生物质炭钝化重金属的机制及其在旱地和水田的差异。

研究内容钝化试验基点：包括2种水田土壤和2种旱地土壤，探求不同土壤类型、不同污染条件下施用生物质炭对土壤重金属行为的影响及过程；化学分析测定内容： 土壤基本性质(pH, CEC, SOM和氧化物含量等)，重金属总量与各浸提态含量；作物吸收与子粒重金属含量；电镜及能谱分析：TEM分析与生物质炭的结合物质（氧化铁、粘粒矿物和有机质等），能谱分析生物质炭颗粒表面及孔壁的元素丰度；物理化学分析：土壤颗粒粒度变化，孔隙度变化和表面电荷变化，重金属氧化铁结合态与有机螯合态变化；关键问题： 重金属钝化的表面机制与土壤中矿物质、有机质作用的特点，这种特点可能随土壤类型和不同的生物质炭而异。

3. 研究的方法与方案

研究方法：田间试验法：利用我所已经建立的钝化试验基地（湖南、江苏和河南等）；创新的研究方法：化学和物理化学结合的方法和颗粒表面微观形态研究法；技术路线：1．先采集不同类型的试验处理土壤，进行基本的土壤性质分析，明确重金属总量与有效态随治理的变化，在水田和旱地的效果差异；2．分析污染治理和未治理的试验小区的重金属各种形态、氧化物和有机质的组分及其结合形态；3．钝化小区与未钝化小区土壤-生物质炭分离，分别测定表面电荷，纳米孔隙度；4．电镜观察生物质炭颗粒老化，能谱分析老化颗粒的表面元素和可能结合的矿物质；试验方案：试验土壤：红壤性水稻土、沼泽土性水稻土（水田），黄潮土、石灰性褐土（旱地）生物质炭试验：0,20和40吨/公顷钝化处理；土壤分析：容重，CEC，pH，土壤有机碳，全氮等；重金属分析：硝酸高氯酸混合消化，原子吸收光谱仪测定； 表面分析：BET法和SEM法；EDX能谱法等 土壤分析例行方法参照鲁如坤(2000)的方法进行； .可行性分析1，钝化试验基地齐备：湖南湘阴、江苏宜兴、河南济源和山西汾阳2 重金属分析条件具备：火焰原子吸收分光光度计（北京普析通用A3及石墨炉原子吸收分光光度计）和原子荧光光谱仪（北京分析仪器厂）；3.微观研究已有探索：2014届毕业博士卞荣军初步研究发表在Journal of Hazardous Material. 我校有扫描和透射电镜；能谱分析在南京大学现代分析中心完成；4.常规化学分析条件充分。

4. 研究创新点

采用化学和表面化学和形态学结合方法进一步探讨钝化重金属的生物质炭颗粒与土壤组分相互作用机制。

5. 研究计划与进展

2015年4月上旬布置水田试验；4月中旬早稻移栽；6月中旬布置旱地试验6月下旬玉米播种7月中旬早稻收获，测产、采样；8-10月测定土壤性质、重金属形态及水稻不同部位重金属含量等指标9月底玉米收获。

10月-2016年4月采样，测定。

2016年4月底完成全部实验相关测定工作。