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第1章 绪论1

1.1 研究背景及研究意义1

1.1.1 粮食安全与农药1

1.1.2 农药与农业面源污染2

1.1.3 农业面源污染与生物炭3

1.1.4 存在问题5

1.1.5 研究意义5

1.2 研究进展6

1.2.1 农业面源污染研究6

1.2.2 农药在环境中的归趋9

1.2.3 农药流失的影响因素研究11

1.2.4 地表水农药污染研究13

1.2.5 污染负荷大尺度匡算研究15

1.2.6 农药流失的模拟研究16

1.2.7 生物质热解特性和制备研究18

1.2.8 生物炭对农业面源污染的控制研究19

1.3 研究内容和技术路线20

1.3.1 研究目的20

1.3.2 研究内容21

1.3.3 技术路线22

第2章 我国各省份农药使用量匡算23

2.1 农药使用清单的建立23

2.1.1 农药使用量的估算方法23

2.1.2 农作物种植结构分析23

2.1.3 农药使用强度的确定25

2.1.4 资料来源和不确定性分析25

2.2 农药使用的时间变化分析25

2.2.1 农药使用的时间变化规律25

2.2.2 农药使用与社会经济发展的演变26

2.3 农药使用的空间分布规律27

2.3.1 杀虫剂使用的空间特征分析27

2.3.2 除草剂使用的空间特征分析28

2.3.3 杀菌剂使用的空间特征分析30

2.3.4 农药使用的空间特征分析32

2.3.5 农药使用量估算的不确定分析34

2.4 小结35

第3章 我国各省份农药流失量匡算36

3.1 农药流失清单的建立36

3.1.1 农药流失量的估算方法36

3.1.2 农药流失系数的计算36

3.1.3 数据统计和不确定性分析38

3.2 农药流失的空间特征分析38

3.2.1 杀虫剂流失特征分析38

3.2.2 除草剂流失特征分析40

3.2.3 杀菌剂流失特征分析43

3.2.4 农药流失清单及特征分析44

3.2.5 农药流失量估算的不确定性分析47

3.3 农药流失对我国水环境的影响48

3.3.1 水环境安全风险评估48

3.3.2 农药面源污染和水资源保护49

3.4 小结50

第4章 典型小流域农药污染实验分析51

4.1 研究区概况51

4.1.1 地理位置51

4.1.2 气候特征51

4.1.3 土地利用53

4.1.4 土壤特性54

4.1.5 农业措施55

4.2 实验材料56

4.2.1 样品采集56

4.2.2 标准样品和试剂58

4.2.3 仪器设备58

4.3 实验方法59

4.3.1 样品预处理59

4.3.2 土壤基本属性的测定60

4.3.3 水体农药含量的测定方法61

4.4 结果与讨论63

4.4.1 土壤基本属性63

4.4.2 土壤的农药污染负荷64

4.4.3 地表水农药含量分析64

4.5 小结67

第5章 典型小流域农药流失模拟研究68

5.1 流域尺度农药流失模拟方法68

5.1.1 SWAT模型机理68

5.1.2 模型数据库的构建68

5.1.3 农药流失模拟对象70

5.1.4 模型的验证及运行71

5.2 典型小流域农药流失的时空特征模拟72

5.2.1 流域农药流失负荷的年际变化特征72

5.2.2 流域农药流失负荷的月际变化特征74

5.2.3 流域农药输出负荷的空间分布特征75

5.3 小结80

第6章 典型小流域农药污染控制的管理措施82

6.1 污染控制措施设置82

6.1.1 最佳管理措施82

6.1.2 农药使用强度管理情景设置83

6.1.3 农药喷洒时间管理情景设置83

6.1.4 保护性耕作管理情景设置84

6.1.5 植被过滤带情景设置84

6.2 不同污染控制措施的情景模拟分析84

6.2.1 农药使用强度管理情景模拟分析84

6.2.2 农药喷洒时间管理情景模拟分析85

6.2.3 保护性耕作管理情景模拟分析86

6.2.4 植被过滤带情景模拟分析87

6.3 小结88

第7章 生物炭的制备、表征和热解特征89

7.1 生物炭的应用价值89

7.1.1 生物炭增汇减排作用89

7.1.2 生物炭土壤改良及对污染物的调控89

7.2 生物炭的制备和表征90

7.2.1 材料和实验仪器91

7.2.2 实验方法91

7.2.3 结果与讨论95

7.3 生物质热解过程和热解动力学研究120

7.3.1 材料和方法122

7.3.2 热解动力学理论122

7.3.3 结果与讨论126

7.4 生物炭质量评价及在农业环境管理方面的应用建议139

7.4.1 材料与方法140

7.4.2 结果与讨论140

7.5 小结148

第8章 不同温度制备的生物炭对农药的吸附性能150

8.1 实验材料151

8.1.1 农药和试剂151

8.1.2 主要仪器设备151

8.1.3 生物炭选取151

8.2 实验方法152

8.2.1 吸附液配制152

8.2.2 吸附实验152

8.2.3 分析方法152

8.3 吸附模型模拟153

8.4 结果与讨论154

8.4.1 Freundlich吸附模型拟合154

8.4.2 Langmuir吸附模型拟合158

8.4.3 Redlich-Peterson吸附模型拟合159

8.4.4 Dual-mode吸附-分配模型拟合160

8.4.5 生物炭的应用价值和环境影响162

8.5 小结164

第9章 ADP改性前后的生物炭对农药吸附的对比研究165

9.1 实验材料165

9.1.1 农药和试剂165

9.1.2 主要仪器设备166

9.1.3 生物炭选取166

9.2 实验方法166

9.2.1 吸附液配制166

9.2.2 吸附实验166

9.2.3 分析方法167

9.2.4 吸附模型模拟167

9.3 结果与讨论167

9.3.1 pH对阿特拉津吸附行为的影响167

9.3.2 温度对阿特拉津在两种生物炭上吸附行为的影响168

9.3.3 吸附热力学174

9.3.4 生物炭的环境价值评价175

9.4 小结177

第10章 生物炭对农药在土壤中吸附行为的影响178

10.1 实验材料178

10.1.1 样品采集区概况178

10.1.2 主要仪器设备178

10.1.3 实验试剂178

10.1.4 实验样品179

10.2 实验方法179

10.2.1 土壤和生物炭理化性质分析179

10.2.2 等温吸附实验179

10.3 结果与讨论180

10.3.1 土壤理化性质结果分析180

10.3.2 阿特拉津在土壤中的吸附行为181

10.3.3 生物炭对阿特拉津在土壤中吸附行为的影响182

10.4 小结187

第11章 生物炭控制农药运移的优化研究189

11.1 实验材料191

11.1.1 淋溶柱土壤样品191

11.1.2 农药和试剂191

11.1.3 污染土壤的培养191

11.1.4 仪器设备191

11.2 实验方法192

11.2.1 淋溶土柱填充方法192

11.2.2 降雨设置193

11.2.3 实验装置194

11.2.4 淋出液处理194

11.2.5 淋溶土柱样品处理194

11.3 土壤改良194

11.3.1 生物炭添加配比194

11.3.2 生物炭改良土壤对阿特拉津的去除效果195

11.3.3 生物炭改良土壤对镉的去除效果195

11.3.4 土壤改良方式设置196

11.4 结果与讨论196

11.4.1 生物炭改良土壤对阿特拉津的去除率196

11.4.2 生物炭改良土壤对镉的去除率197

11.4.3 不同改良方式和降雨强度对阿特拉津运移的影响198

11.4.4 不同改良方式对阿特拉津在土壤中运移的影响199

11.4.5 阿特拉津淋溶运移随时间变化的分布特征200

11.4.6 降雨强度与改良方式对阿特拉津运移影响的差异显著性分析202

11.4.7 不同生物炭水平对阿特拉津运移的影响203

11.5 小结204

参考文献206