钢渣硅钙肥高效利用与重金属风险性评估研究
发布时间：2022-05-08 11:40
中国是世界钢铁生产第一大国，近几年钢铁年均生产量都在7亿吨左右。钢渣是炼钢过程中的副产品，占到钢铁生产量的15-20%，但我国钢渣综合利用率只在10%，远低于发达国家，造成环境污染和资源浪费。钢渣含有Si、Ca等养分元素，是优良的硅钙肥原料，钢渣作为硅钙肥农用是实现钢渣循环利用的有效途径。但由于钢渣中同时含有少量重金属元素，农田施用会存在一定的生态环境风险。本文以钢渣农业资源化利用为核心，以钢渣硅钙肥在稻田的安全高效施用为研究目标，主要从以下几方面开展研究：首先选用两种不同的成品钢渣硅钙肥，通过盆栽试验研究不同性质的硅钙肥施用对水稻生长、产量和病害防御的影响。其次，从全国主要钢铁厂搜集不同的钢渣，对其植物有效性硅含量以及重金属的毒理性进行了测定和评估，并通过培养模拟试验，研究了几种钢渣中硅的释放规律。（1）通过温室盆栽试验研究发现：当土壤中植物有效性硅（SiO2）含量低于临界值95-110mg/kg时，施入钢渣和水淬渣两种不同的钢渣硅钙肥，都可以显著的促进水稻的生长、病害的防御和产量的形成。空气缓慢冷却型钢渣中硅的植物有效性要高于快速冷却的水淬渣。两种钢渣硅钙肥的施用显著提高了水稻茎秆...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
博上学位论文评阅人、答辩委员会签名表
摘要
Abstract
图目录
表目录
英文缩略表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究进展
1.2.1 水稻中硅的积累、形态与分布
1.2.2 水稻吸收硅酸的机理
1.2.3 硅对水稻生长发育的影响
1.2.4 硅对水稻光合作用和蒸腾作用的影响
1.2.5 硅对水稻病害防御的影响
1.2.6 硅对抵抗水稻金属离子毒害作用的影响
1.2.7 土壤中的硅素形态
1.2.8 影响土壤供硅能力的因子分析
1.2.9 评价土壤供硅能力的方法
1.2.10 硅肥研究进展
1.2.11 钢渣的主要理化性质
1.2.12 钢渣硅钙肥施用对土壤性质的影响
1.2.13 钢渣中重金属毒理性和环境风险性研究方法
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第二章 材料与方法
2.1 钢渣硅钙肥施用对水稻生长和病害防御的影响
2.1.1 试验设计
2.1.2 样品采集与处理
2.1.3 病害指数调查
2.1.4 扫描电镜样品制备
2.1.5 透射电镜样品制备
2.1.6 钢渣成分组成测定
2.1.7 钢渣硅钙肥中有效硅含量测定
2.1.8 土壤有效硅含量测定
2.1.9 植株中硅含量
2.1.10 数据分析
2.2 钢渣中植物有效硅含量及硅素释放规律研究
2.2.1 钢渣搜集和处理
2.2.2 钢渣培养实验
2.2.3 钢渣组成成分测定
2.2.4 钢渣中植物有效硅测定
2.2.5 钢渣中 pH 和 EC 的测定
2.2.6 计算方法
2.2.7 数据分析
2.3 钢渣中重金属毒理性调查与评估
2.3.1 钢渣搜集和处理
2.3.2 钢渣中重金属全量测定方法
2.3.3 TCLP 浸提测定方法
2.3.4 BCR 浸提测定方法
2.3.5 待测液上机测定方法
2.3.6 数据分析
第三章 钢渣硅钙肥施用对水稻生长和病害的影响
3.1 前言
3.2 结果分析
3.2.1 钢渣硅钙肥施用对水稻干物重的影响
3.2.2 钢渣硅钙肥施用对水稻硅含量的影响
3.2.3 钢渣硅钙肥施用对水稻病害的影响
3.2.4 钢渣硅钙肥施用对水稻叶片超微结构的影响
3.2.5 钢渣硅钙肥施用对水稻叶片表面结构的影响
3.3 讨论
3.3.1 钢渣硅钙肥施用对水稻生长发育的影响
3.3.2 钢渣硅钙肥施用对水稻病害防御的影响
3.3.3 钢渣硅钙肥施效益评估
3.4 小结
第四章 钢渣中有效硅含量及硅素释放规律研究
4.1 前言
4.2 结果分析
4.2.1 钢渣中植物有效性硅、钙含量及 pH 和 EC
4.2.2 钢渣主要化学成分组成
4.2.3 钢渣中主要指标的相关性分析
4.2.4 钢渣培养过程中硅素释放速率变化
4.2.5 钢渣培养过程中硅积累释放量变化及释放动力学方程
4.2.6 钢渣培养过程中浸提液 pH 和 EC 的动态变化
4.3 讨论
4.3.1 钢渣中有效硅含量影响因素分析
4.3.2 钢渣中养分释放规律及影响因素分析
4.3.3 钢渣培养过程中 pH 和 EC 的变化及影响因素分析
4.4 小结
第五章 钢渣中重金属毒理性调查与评估
5.1 前言
5.2 结果分析
5.2.1 钢渣中重金属全量浓度分析
5.2.2 钢渣中 TCLP-浸出法测定重金属浓度
5.2.3 钢渣中重金属形态分布特征
5.2.4 钢渣中主要化学指标的主成分分析（PCA）和聚类分析（CA）
5.3 讨论
5.3.1 钢渣中重金属全量及 TCLP-浸提液中重金属浓度分析
5.3.2 钢渣中主要金属元素形态和分布分析
5.4 小结
第六章 绪论
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 问题与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢渣的综合利用[J]. 程绪想,杨全兵. 粉煤灰综合利用. 2010(05)
[2]硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系[J]. 薛高峰,宋阿琳,孙万春,李兆君,范分良,梁永超. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[3]水稻在我国粮食安全中的战略地位分析[J]. 虞国平. 新西部(下半月). 2009(11)
[4]Effects of several amendments on rice growth and uptake of copper and cadmium from a contaminated soil[J]. LI Ping~(1,2)WANG Xingxiang~(1,*)ZHANG Taolin~1 ZHOU Dongmei~1 HE Yuanqiu~1 1.Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China. 2.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Journal of Environmental Sciences. 2008(04)
[5]施硅增强水稻对纹枯病的抗性[J]. 张国良,戴其根,张洪程. 植物生理与分子生物学学报. 2006(05)
[6]硅提高水稻抗镉毒害机制的研究[J]. 史新慧,王贺,张福锁. 农业环境科学学报. 2006(05)
[7]转炉钢渣在农业生产中的再利用[J]. 吴志宏,邹宗树,王承智. 矿产综合利用. 2005(06)
[8]测定水稻硅含量的一种简易方法[J]. 戴伟民,张克勤,段彬伍,孙成效,郑康乐,蔡润,庄杰云. 中国水稻科学. 2005(05)
[9]硅肥中有效SiO2分析方法的标准化研究[J]. 李春花,周卫,荣向农. 磷肥与复肥. 2004(04)
[10]硅对小麦过氧化物酶、超氧化物歧化酶和木质素的影响及与抗白粉病的关系[J]. 杨艳芳,梁永超,娄运生,孙万春. 中国农业科学. 2003(07)
博士论文
[1]硅提高水稻抗锰毒害的生理和分子机制[D]. 李萍.中国农业科学院 2012
[2]钢渣粉活性与胶凝性及其混凝土性能的研究[D]. 关少波.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁的测定及其安定性研究[D]. 王博.北京化工大学 2010
[2]转炉钢渣的理化性质及资源化研究[D]. 李伟峰.北京化工大学 2008
本文编号：3651593
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
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英文缩略表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究进展
1.2.1 水稻中硅的积累、形态与分布
1.2.2 水稻吸收硅酸的机理
1.2.3 硅对水稻生长发育的影响
1.2.4 硅对水稻光合作用和蒸腾作用的影响
1.2.5 硅对水稻病害防御的影响
1.2.6 硅对抵抗水稻金属离子毒害作用的影响
1.2.7 土壤中的硅素形态
1.2.8 影响土壤供硅能力的因子分析
1.2.9 评价土壤供硅能力的方法
1.2.10 硅肥研究进展
1.2.11 钢渣的主要理化性质
1.2.12 钢渣硅钙肥施用对土壤性质的影响
1.2.13 钢渣中重金属毒理性和环境风险性研究方法
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第二章 材料与方法
2.1 钢渣硅钙肥施用对水稻生长和病害防御的影响
2.1.1 试验设计
2.1.2 样品采集与处理
2.1.3 病害指数调查
2.1.4 扫描电镜样品制备
2.1.5 透射电镜样品制备
2.1.6 钢渣成分组成测定
2.1.7 钢渣硅钙肥中有效硅含量测定
2.1.8 土壤有效硅含量测定
2.1.9 植株中硅含量
2.1.10 数据分析
2.2 钢渣中植物有效硅含量及硅素释放规律研究
2.2.1 钢渣搜集和处理
2.2.2 钢渣培养实验
2.2.3 钢渣组成成分测定
2.2.4 钢渣中植物有效硅测定
2.2.5 钢渣中 pH 和 EC 的测定
2.2.6 计算方法
2.2.7 数据分析
2.3 钢渣中重金属毒理性调查与评估
2.3.1 钢渣搜集和处理
2.3.2 钢渣中重金属全量测定方法
2.3.3 TCLP 浸提测定方法
2.3.4 BCR 浸提测定方法
2.3.5 待测液上机测定方法
2.3.6 数据分析
第三章 钢渣硅钙肥施用对水稻生长和病害的影响
3.1 前言
3.2 结果分析
3.2.1 钢渣硅钙肥施用对水稻干物重的影响
3.2.2 钢渣硅钙肥施用对水稻硅含量的影响
3.2.3 钢渣硅钙肥施用对水稻病害的影响
3.2.4 钢渣硅钙肥施用对水稻叶片超微结构的影响
3.2.5 钢渣硅钙肥施用对水稻叶片表面结构的影响
3.3 讨论
3.3.1 钢渣硅钙肥施用对水稻生长发育的影响
3.3.2 钢渣硅钙肥施用对水稻病害防御的影响
3.3.3 钢渣硅钙肥施效益评估
3.4 小结
第四章 钢渣中有效硅含量及硅素释放规律研究
4.1 前言
4.2 结果分析
4.2.1 钢渣中植物有效性硅、钙含量及 pH 和 EC
4.2.2 钢渣主要化学成分组成
4.2.3 钢渣中主要指标的相关性分析
4.2.4 钢渣培养过程中硅素释放速率变化
4.2.5 钢渣培养过程中硅积累释放量变化及释放动力学方程
4.2.6 钢渣培养过程中浸提液 pH 和 EC 的动态变化
4.3 讨论
4.3.1 钢渣中有效硅含量影响因素分析
4.3.2 钢渣中养分释放规律及影响因素分析
4.3.3 钢渣培养过程中 pH 和 EC 的变化及影响因素分析
4.4 小结
第五章 钢渣中重金属毒理性调查与评估
5.1 前言
5.2 结果分析
5.2.1 钢渣中重金属全量浓度分析
5.2.2 钢渣中 TCLP-浸出法测定重金属浓度
5.2.3 钢渣中重金属形态分布特征
5.2.4 钢渣中主要化学指标的主成分分析（PCA）和聚类分析（CA）
5.3 讨论
5.3.1 钢渣中重金属全量及 TCLP-浸提液中重金属浓度分析
5.3.2 钢渣中主要金属元素形态和分布分析
5.4 小结
第六章 绪论
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 问题与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢渣的综合利用[J]. 程绪想,杨全兵. 粉煤灰综合利用. 2010(05)
[2]硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系[J]. 薛高峰,宋阿琳,孙万春,李兆君,范分良,梁永超. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[3]水稻在我国粮食安全中的战略地位分析[J]. 虞国平. 新西部(下半月). 2009(11)
[4]Effects of several amendments on rice growth and uptake of copper and cadmium from a contaminated soil[J]. LI Ping~(1,2)WANG Xingxiang~(1,*)ZHANG Taolin~1 ZHOU Dongmei~1 HE Yuanqiu~1 1.Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China. 2.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Journal of Environmental Sciences. 2008(04)
[5]施硅增强水稻对纹枯病的抗性[J]. 张国良,戴其根,张洪程. 植物生理与分子生物学学报. 2006(05)
[6]硅提高水稻抗镉毒害机制的研究[J]. 史新慧,王贺,张福锁. 农业环境科学学报. 2006(05)
[7]转炉钢渣在农业生产中的再利用[J]. 吴志宏,邹宗树,王承智. 矿产综合利用. 2005(06)
[8]测定水稻硅含量的一种简易方法[J]. 戴伟民,张克勤,段彬伍,孙成效,郑康乐,蔡润,庄杰云. 中国水稻科学. 2005(05)
[9]硅肥中有效SiO2分析方法的标准化研究[J]. 李春花,周卫,荣向农. 磷肥与复肥. 2004(04)
[10]硅对小麦过氧化物酶、超氧化物歧化酶和木质素的影响及与抗白粉病的关系[J]. 杨艳芳,梁永超,娄运生,孙万春. 中国农业科学. 2003(07)
博士论文
[1]硅提高水稻抗锰毒害的生理和分子机制[D]. 李萍.中国农业科学院 2012
[2]钢渣粉活性与胶凝性及其混凝土性能的研究[D]. 关少波.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁的测定及其安定性研究[D]. 王博.北京化工大学 2010
[2]转炉钢渣的理化性质及资源化研究[D]. 李伟峰.北京化工大学 2008
本文编号：3651593
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3651593.html
