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秸秆生物质炭对淹水砖红壤中Cu^(2+)钝化效果的影响

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生态与农村环境学报 2018年第7期34卷 636-642页

作者：赵震杰方迪董颖徐仁扣周立祥姜军南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 河南科技大学化工与制药学院河南洛阳471023

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg^(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭... 详细信息

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg^(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭添加到广东徐闻砖红壤中,并添加5 mmol·kg^(-1)Cu(NO_3)_2和20 g·kg^(-1)葡萄糖,淹水培养49 d,采用连续提取法分级提取不同形态Cu^(2+)并研究其动态变化。结果表明,添加活性炭、400℃条件下制备的油菜秸秆炭和300、400、500℃条件下制备的花生秸秆炭后,淹水培养初期土壤溶液pH值比对照组明显增加,酸溶态Cu^(2+)含量显著降低,还原态和氧化态Cu^(2+)含量有所升高。随淹水时间增加,土壤pH值逐渐降低,导致生物质炭处理土壤中酸溶态Cu^(2+)含量显著升高,生物质炭对Cu^(2+)的钝化效果逐渐减弱并消失,还原态和氧化态Cu^(2+)含量降低。在49 d培养时间内残渣态Cu^(2+)含量变化不大。淹水条件下生物质炭对砖红壤中Cu^(2+)的钝化效果并不持久,甚至由于生物质炭中有机物质分解而产生更多有机酸,导致淹水后期生物质炭处理砖红壤pH值较对照低,反而提高了Cu^(2+)的活性和生物有效性。

关键词：秸秆生物质炭砖红壤淹水培养 BCR分级 Cu^2+形态

秸秆生物质炭对稻田土壤反硝化和厌氧氨氧化的影响

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秸秆生物质炭对稻田土壤反硝化和厌氧氨氧化的影响

作者：马芸芸西北农林科技大学

学位级别：硕士

稻田由于长期处于淹水的环境下,使得反硝化成为氮素损失的主要途径,而厌氧氨氧化过程也是导致稻田氮素损失的不可忽略的过程,两个过程的终端产物均为N2,所以统称为脱氮作用。我国每年可产生大量作物秸秆,这些秸秆大多被丢弃或烧毁,不仅... 详细信息

稻田由于长期处于淹水的环境下,使得反硝化成为氮素损失的主要途径,而厌氧氨氧化过程也是导致稻田氮素损失的不可忽略的过程,两个过程的终端产物均为N2,所以统称为脱氮作用。我国每年可产生大量作物秸秆,这些秸秆大多被丢弃或烧毁,不仅浪费资源,也使环境受到了污染,将秸秆在缺氧条件下使其高温裂解成为生物质炭,是实现对资源的有效利用、土壤肥力的改良以及固碳减排的多赢之举。生物质炭由于其特殊的理化性质,施入稻田后必然会使土壤理化性质及微生物学性质发生改变,从而影响土壤的反硝化和厌氧氨氧化过程。本文选取太湖流域农田土壤,通过2年的室内培养试验和室外观测试验,采集稻田表层土壤和剖面渗漏水溶液,利用膜进样质谱仪、氦环境密闭培养技术和气相色谱法,研究了多年秸秆生物质炭添加下(CK:每季0 t hm-2;1BC:每季2.25 t hm-2;5BC:每季11.3 t hm-2;10BC:每季22.5 t hm-2)各不同处理土壤表层反硝化潜势和厌氧氨氧化潜势以及0-1 m土壤剖面溶液中N2O、ex N2（反硝化产生N2量）浓度的时空分布特征和影响因素,得到的主要结论如下:1.2个稻季表层土壤各处理反硝化潜势范围在（0.78±0.05）-（1.49±0.32）nmol Ng-1h-1,厌氧氨氧化潜势范围在（0.13±0.05）-（0.50±0.07）nmol Ng-1h-1,其中反硝化潜势和厌氧氨氧化潜势分别占总氮气产生量的（73.71±3.51）%-（85.63±1.27）%和（14.36±4.14）%-（26.28±3.51）%。各处理反硝化潜势远大于厌氧氨氧化潜势,对脱氮的贡献率也大于厌氧氨氧化,说明稻田土壤脱氮活动以反硝化活动为主,所以稻田N2的主要来源为反硝化作用。2.与对照组CK相比,添加秸秆生物质炭后的1BC、5BC和10BC处理表层土壤的总脱氮潜势在2年间均呈降低趋势,其中5BC和10BC反硝化潜势降幅最大,说明秸秆生物质炭主要降低了反硝化作用从而降低表层土壤的总脱氮潜势。3.2个稻季CK处理土壤剖面水溶液中N2O浓度以60 cm处较高,ex N2浓度则随土壤深度增加呈降低趋势。秸秆生物质炭处理能降低剖面N2O和ex N2浓度,以10BC处理最为明显。其中,N2O浓度降低以60 cm处较大,ex N2浓度降低随土壤深度增加而加大。施用秸秆生物质炭对土壤剖面溶液无机氮（NO3-+NH4+）含量无明显影响,但5BC和10BC处理增加了可溶性有机碳（DOC）和溶解氧（DO）浓度以及氧化还原电位（Eh）。CK处理下土壤剖面溶液N2O和ex N2浓度变化与DOC、硝态氮（NO3-）及DO有关;秸秆生物质炭处理下则主要受DO和Eh控制。*** N2淋溶量（按1 m深度计算）CK处理下为2.3-5.5 kg hm-2,相当于无机氮和有机氮（DON）淋溶量的32%-34%,5BC和10BC处理则降低为1.7-3.7kg hm-2和1.1-1.9 kg hm-2,上述结果表明,反硝化产生N2随水淋溶量不容忽视,秸秆生物质炭还田可改善淹水稻田土壤剖面的通气状况,增加DO,提高Eh,进而有效减少深层反硝化及其主要气态产物ex N2随水流失的风险。

关键词：稻田剖面反硝化秸秆生物质炭 N2直接定量法气态氮淋溶 15N示踪技术厌氧氨氧化

水洗处理对秸秆生物质炭吸附解吸Cd^(2+)和Pb^(2+)的特性影响

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土壤通报 2021年第3期52卷 686-694页

作者：来雪慧王芳丽张玉薇赵婉辰闫彬吴宏梅太原工业学院环境与安全工程系山西太原030008 太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 青岛农业大学资源与环境学院青岛市农村环境工程研究中心山东青岛266109

水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明... 详细信息

水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的最大吸附量达12.82 mg g^(-1)和9.91 mg g^(-1),为玉米秸秆吸附量的1.31~1.76倍和1.06~1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd^(2+)的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb^(2+)的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd^(2+)的解吸率为1.84%~13.05%提高到7.88%~20.19%,对Pb^(2+)的解吸率为1.57%~11.82%提高到6.34%~16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd^(2+)和Pb^(2+)的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。

关键词：水洗秸秆生物质炭 Cd^(2+) Pb^(2+)吸附/解吸

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铝改性秸秆生物质炭去除水体中的大肠杆菌

土壤 2018年第3期50卷 508-512页

作者：钱薇赵安珍刘兆东王如海唐昊冶俞元春徐仁扣土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院南京210037

用一次平衡实验和柱淋溶实验研究了秸秆生物质炭和铝改性秸秆生物质炭对水中大肠杆菌的吸附量和去除率。结果表明,未改性秸秆生物质炭对大肠杆菌的吸附量很低,铝改性秸秆生物质炭对大肠杆菌有很高的吸附容量和去除率,0.6 mol/L Al(Ⅲ)... 详细信息

用一次平衡实验和柱淋溶实验研究了秸秆生物质炭和铝改性秸秆生物质炭对水中大肠杆菌的吸附量和去除率。结果表明,未改性秸秆生物质炭对大肠杆菌的吸附量很低,铝改性秸秆生物质炭对大肠杆菌有很高的吸附容量和去除率,0.6 mol/L Al(Ⅲ)改性生物质炭对大肠杆菌的去除效果优于0.3 mol/L Al(Ⅲ)改性生物质炭。当大肠杆菌浓度低于0.63 mg/ml时,铝改性大豆秸秆炭对大肠杆菌的去除率达100%,铝改性花生秸秆炭和铝改性稻草炭对大肠杆菌的去除率在96%和90%以上。0.5 mg/ml的大肠杆菌悬液通过装有2 g铝改性稻草炭的淋溶柱,每次收集10 ml淋出液,共收集152次,大部分淋出液中大肠杆菌浓度小于0.02 mg/ml,大肠杆菌去除率在95%以上。因此,铝改性生物质炭可用于水体中大肠杆菌的去除。

关键词：秸秆生物质炭铝改性生物质炭大肠杆菌吸附去除

秸秆生物质炭对菜田土壤微生物、理化性质及青菜生长的影响

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上海农业学报 2017年第4期33卷 48-54页

作者：李双喜张兆辉郑宪清张娟琴张翰林陈新兵吕卫光上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403 上海市设施园艺技术重点实验室上海201403 上海市农业环境保护监测站上海201403 上海市农业科学院庄行综合试验站上海201415 上海市上海农场上海224151

为了探讨秸秆生物质炭对设施菜田土壤微生物数量、土壤理化性质以及青菜产量和品质的影响,试验设置CK(常规)、T1(常规+4 t/hm^2)、T2(常规+8 t/hm^2)、T3(常规+12 t/hm^2)、T4(常规+16 t/hm^2)、T5(常规+32 t/hm^2)6个处理。试验结果表... 详细信息

为了探讨秸秆生物质炭对设施菜田土壤微生物数量、土壤理化性质以及青菜产量和品质的影响,试验设置CK(常规)、T1(常规+4 t/hm^2)、T2(常规+8 t/hm^2)、T3(常规+12 t/hm^2)、T4(常规+16 t/hm^2)、T5(常规+32 t/hm^2)6个处理。试验结果表明:生物质炭可以提升土壤中细菌、真菌以及放线菌的数量,并且细菌和放线菌数量与生物质炭施用量成正相关,以T5处理表现最好,真菌数量则以T3最多;T2处理下的土壤速效养分含量较高,速效氮、速效磷和速效钾分别比CK提升了18.4%、27.8%和23.0%;青菜VC含量以T3最高,每100 g含量达到13.2 mg,可溶性糖含量以T2处理表现最优,达到1.46%,两者分别是CK的1.42倍和1.31倍,T3处理下产量最高达到12.8 kg,较CK增产18.50%。研究结果显示,配施8—12 t/hm^2的生物质炭对设施青菜的产量和品质提升效果显著。

关键词：青菜品质保护地栽培土壤微生物土壤理化性质秸秆生物质炭

秸秆生物质炭/碳化ZIF-67复合材料去除水中磷酸盐的试验研究

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当代化工研究 2023年第22期 191-193页

作者：李佳利陈兵兵解鹤晁婧马有良宁夏理工学院理学与化学工程学院宁夏753000

磷污染是富营养化污染的主要来源,农林秸秆的随地丢弃、就地焚烧造成了环境污染。为实现农林秸秆的综合利用和资源化处理含磷废水,本文主要在玉米秸秆生物质表面采用原位生长的方法合成ZIF-67,再在N_(2)气氛中500℃高温煅烧4h,制备成秸... 详细信息

磷污染是富营养化污染的主要来源,农林秸秆的随地丢弃、就地焚烧造成了环境污染。为实现农林秸秆的综合利用和资源化处理含磷废水,本文主要在玉米秸秆生物质表面采用原位生长的方法合成ZIF-67,再在N_(2)气氛中500℃高温煅烧4h,制备成秸秆生物质炭/碳化ZIF-67(BC/碳化ZIF-67)复合材料用于水体中磷酸盐的吸附。探究了样品投加量、吸附时间、pH、初始浓度和温度对磷酸盐吸附的影响,得出在样品投加量为4g/L,吸附时间达到60min,pH为9,初始浓度为50mg/L和吸附温度为30℃,对磷酸盐的最大吸附量可达88.8mg/g。

关键词：秸秆生物质炭复合材料磷酸盐碳化ZIF-67

秸秆生物质炭混合基质人工湿地净化农村污水性能

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泉州师范学院学报 2020年第6期38卷 18-22页

作者：陈腾殊林克涛张怡然泉州师范学院资源与环境科学学院福建泉州362000

针对传统人工湿地处理农村生活污水存在的问题,通过构建两种不同基质结构人工湿地,研究秸秆生物质炭混合基质分层人工湿地对农村生活污水的净化效果.结果表明,秸秆生物质炭混合基质分层填充人工湿地对COD、NH3-N、TP三种污染物的平均去... 详细信息

针对传统人工湿地处理农村生活污水存在的问题,通过构建两种不同基质结构人工湿地,研究秸秆生物质炭混合基质分层人工湿地对农村生活污水的净化效果.结果表明,秸秆生物质炭混合基质分层填充人工湿地对COD、NH3-N、TP三种污染物的平均去除率分别为64.8%,79.8%和80.4%;石英砂不分层人工湿地的则为54.3%,61.2%和62.5%.方差分析结果表明,在不同结构和水力停留时间情况下,两种反应器对COD、NH3-N及TP的去除效果差异有统计学意义(P<0.05);水力停留时间越长,两种人工湿地系统去除污染物的效果越好,在36 h时两反应器去除效果都比较好.

关键词：秸秆生物质炭人工湿地基质结构方差分析

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改性秸秆生物质炭吸附去除水中氨氮的研究

森林工程 2018年第3期34卷 19-25,31页

作者：秦帆王玥黄亚楠唐燕华陈治荆肇乾南京林业大学土木工程学院南京210037

以秸秆为原材料制备生物质炭,为了提高生物质炭的吸附能力,采用浓硝酸与氢氧化钠对其进行改性处理。采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对秸秆生物质炭进行表征。结果表明,酸碱改性后的生物质炭比未改性的不仅增加了一些小孔,而且改变... 详细信息

以秸秆为原材料制备生物质炭,为了提高生物质炭的吸附能力,采用浓硝酸与氢氧化钠对其进行改性处理。采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对秸秆生物质炭进行表征。结果表明,酸碱改性后的生物质炭比未改性的不仅增加了一些小孔,而且改变了官能团的组成和吸收峰的强度,从而影响吸附效果。通过实验研究了投加量、吸附时间和温度等因素对改性生物质炭吸附去除氨氮效果的影响。对于50 mg/L的氨氮废水,最佳投料比为10 g/L。吸附动力学结果表明:酸改性的秸秆生物质炭对氨氮的吸附在200 min左右基本达到平衡,最高氨氮去除率达到80.5%;碱改性的秸秆生物质炭对氨氮的吸附在140 min左右基本达到平衡,最高氨氮去除率达到83.3%。碱改性秸秆生物质炭的吸附性能优于酸改性,其吸附符合准二级动力学方程,其吸附行为受外部液膜扩散、颗粒内扩散以及表面吸附等过程的影响。同时,吸附过程为吸热反应,随着温度的升高,利于吸附反应的进行。吸附等温线满足Freundlich方程。

关键词：改性秸秆生物质炭氨氮吸附动力学吸附等温线

高锰酸钾改性秸秆生物质炭及对氨氮的吸附研究

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辽宁化工 2023年第12期52卷 1731-1735页

作者：李佳利解鹤晁婧马有良宁夏理工学院理学与化学工程学院宁夏石嘴山753000

研究中改性生物质炭分别以玉米秸秆和玉米秸秆叶片为原料,高锰酸钾为改性剂,在600℃氮气氛中煅烧制成两种生物质炭复合材料,分别为Mn-BC-1,Mn-BC-2。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等测试手段对两种改性生物质炭的结构和性能... 详细信息

研究中改性生物质炭分别以玉米秸秆和玉米秸秆叶片为原料,高锰酸钾为改性剂,在600℃氮气氛中煅烧制成两种生物质炭复合材料,分别为Mn-BC-1,Mn-BC-2。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等测试手段对两种改性生物质炭的结构和性能进行了表征,并对氨氮进行动力学和等温吸附模型拟合。结果表明:Mn-BC-1形貌以长孔道结构为主,Mn-BC-2形貌主要呈现平面蜂窝状结构;两种改性生物质炭表面含有缔合-OH基团,且Mn-BC-2比Mn-BC-1表面-OH和-COOH基团多;Mn-BC-1和Mn-BC-2对氨氮平衡吸附量分别为14.12 mg·g^(-1)和36.68 mg·g^(-1),且在吸附时间为30 min和50 min时达到吸附平衡,均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

关键词：高锰酸钾改性秸秆生物质炭氨氮吸附