论文总字数：15029字

摘 要

畜禽粪便是很好的有机肥料，但是其中高含量的重金属会对环境造成了很大的污染，而玉米秸秆与猪粪共热解可以有效的降低生物炭中的重金属风险。本论文研究了不同配比下的猪粪与玉米秸秆在不同温度下重金属元素在含量、种类和风险的影响，即选取猪粪和玉米秸秆，按照配比为1:0，0:1，3:1，1:1和1:3（W/W）在300°C，500°C和700°C进行共热解。除了在3:1比例和300℃条件下共热解外，添加玉米秸秆可显著降低猪粪生物炭中重金属的总量。结果表明，猪粪/玉米秸秆在1:3时共热解增加了铜和镉的残留态含量，而猪粪/玉米秸秆在3:1时共热解能较好地提高锌、镍、铅的残留态含量。潜在生态评价结果表明，猪粪/玉米秸秆共热解能够有效降低携带重金属的猪粪生物炭的整体环境危害，高温（700℃）和较高的玉米秸秆添加率（1:3）更有利于实现这一目标。

关键词：猪粪，生物炭，重金属，共热解，形态特征

Abstract：The animal manure is a good organic fertilizer, but the high content of heavy metals will cause great pollution to the environment. The co-pyrolysis of corn straw and pig manure can effectively reduce the risk of heavy metals in biochar. In order to further study the effects of different ratios of pig manure and corn straw on the contents, types and risks of heavy metals at different temperatures, pig manure (SM) and corn straw (CS) were selected for co-pyrolysis at the ratios of 1:0, 0:1, 3:1, 1:1, and 1:3, W/W at 300, 500 and 700 ℃. In addition to co-pyrolysis at 3:1 and 300 C, addition of CS could significantly reduce the total amount of heavy metals in SM biochar. The results showed that the co-pyrolysis of SM/CS at 1:3 increased the residual fraction of copper and cadmium, while the co-pyrolysis of SM/CS at 3:1 could improve the residual fraction of zinc, nickel and lead. Potential ecological assessment results show that SM/CS co-pyrolysis can effectively reduce the overall environmental hazards of SM biochar carrying heavy metals. High temperature (700℃) and high addition rate (1:3) are more conducive to achieving this goal.

Key words: pig manure, biochar, heavy metals, co-pyrolysis, morphological characteristics

毕业论文独创性声明

本人郑重声明：

本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本论文除引文外所有实验、数据和有关材料均是真实的。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

日 期：

目录

1 前言 2

1.1 重金属污染现状及危害 2

1.2 重金属污染特点 3

1.3 猪粪中重金属污染状况 3

1.4 猪粪处理方式 4

1.5 研究内容与目标 4

2 材料与方法 5

2.1 样品采集和生物炭生产 5

2.2 样品分析 5

2.3 SM和CS中重金属的环境风险评估 5

3 结果与讨论 6

3.1 原料和生物炭中重金属含量 6

3.2 原料和生物炭中重金属的化学形态 7

4 环境风险评价 11

结论 12

参考文献 13

致谢 16

前言

重金属污染现状及危害

重金属是指包括铜、铅、铬、镍、锌、钴、锡等在内的且密度在4.5g/cm³以上的金属元素，这些元素很难被生物所降解，并且具有很强的毒性，能够对水体和土壤造成很大的污染^[1]。由于科技和经济的发展，工业生产也相应的快速发展，然而工业生产过程中产生的三废（废气、废水和固体排放物）会导致严重的环境问题。同时人们不合理的金属矿藏开采、农药与化肥施用、垃圾填埋等会造成生态污染，并且导致了全球气候变暖、温室效应、水体污染和土壤污染等比较大范围的环境危机，这些工业和人类大规模活动使得大量重金属进入环境，这些重金属在食物链的各种生物作用下被放大，成千成百地富集，然后最终进入人体，对人体产生不可逆转的危害。例如上个世纪50年代时，日本的熊本县出现的第一起因重金属污染而引起的著名的“水误病”事件，其原因是由于工业废水的污染。 2010年7月，云南大理白族自治州鹤庆县发现疑似血铅超标儿童84人。2011年1月，安徽省怀宁县发现有200名儿童血铅超标。这些严重的事件使研究者们加快了对重金属污染以及修复机理的研究。因此，治理重金属污染的环境极其紧迫。

我国的水体重金属污染状况和土壤重金属污染日益加重，特别是在工业发达和贫困落后地区。一方面城镇中很多人处置生活垃圾的意识弱，而落后地区因需要处理全国各地大量的废弃物从而堆积、焚烧垃圾使当地的空气、水体和土壤被污染；另一方面一些企业因为节约成本而不妥善处理工业废水并将其排放到水体中而造成的污染。相反对于土壤重金属污染来说，其主要存在于农业活动中，例如农业中为施肥而使用的化肥、禽粪便堆肥等造成的污染。此外，在城镇中，污水造成的大面积的淤泥的堆放和汽油、柴油的使用等，皆会对环境造成重金属污染。

目前，全世界各国各地每年的工农业化的活动都会产生数量极大的重金属废物，其中包括340万吨Cu，1.5万吨Hg，500万吨Pb，100万吨Ni，如此数量庞大的重金属废物排放到环境中，一定会引起自然水体及土壤环境的极大负荷^[2]。世界上一小半的耕地都被重金属离子污染过，全国每年各地重金属含量超标粮食多达1200万吨，受重金属的污染而减产的粮食约为1000多万吨，两者的直接经济损失相加至少200亿元^[3]。

重金属污染特点

第一重金属毒性受其存在形态的影响^[4]。首先重金属分为无机态和有机态，而有机态的重金属比无机态的毒性更大。其次pH值会影响重金属毒性，游离态的重金属的毒性比络合物的毒性强，当pH值从低变高时，重金属会从游离态转化成络合物的状态，因此当重金属pH值越低时，其毒性越强。最后对于相同重金属的不同价态的离子而言，其毒性也是不同的；例如六价铬皮肤接触可能导致敏感，更可能造成基因缺陷，甚至致癌。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15029字