生物炭改良盐碱地研究与应用进展

盐碱地作为21世纪严重威胁粮食产量的农田问题土壤之一,分布广泛,具有极大的开发潜力.生物炭作为高效的新型土壤改良剂,在缓解土壤酸碱障碍、土壤污染治理、碳封存和肥料缓释等方面发挥了重要作用,有力地推动了盐碱地农业的可持续发展.近年来,关于生物炭改良盐碱地的研究和应用备受关注.但由于生物炭来源、结构和组分的复杂性和非均质性,其对盐碱地的改良效果存在极大的不确定,也缺乏关键机制的系统总结和深度探讨,这限制了生物炭技术在盐碱地改良中的进一步推广和应用.通过综合分析生物炭对盐碱地土壤理化性质、养分有效性和生物特征的影响,归纳总结生物炭和改性生物炭对盐碱地的改良效果及其提质增效作用,阐明生物炭在盐碱地改良中存在的可能机制,并对未来研究方向进行了展望,可为进一步研发绿色高效精准的盐碱地生物炭改良技术及其推广应用提供参考.     

碳基功能材料在土壤修复中的应用

为促进碳基材料在土壤改良与修复中的应用,从碳基材料的来源、理化特征和制备方式等3个方面进行了对比分析。粉煤灰和生物炭的理化性质更适宜在土壤改良和修复中应用,二者均能改善土壤理化性质,增强抗压强度,提高保水能力并间接影响土壤微生物。粉煤灰能够利用自身磁性提高土壤酶活性,而生物炭则以其独特的孔隙结构为微生物提供生长和繁殖的场所。     

生物炭材料在水体有机污染治理中的研究进展

随着工农业的发展,大量有机物被排入水体,造成水生生态系统严重破坏。生物炭及其改性材料以其优良的理化特性,在水处理中发挥着越来越重要的作用。该文分别从去除机理、影响因素、改性方法等方面进行了总结分析,对在应用过程中存在的问题进行了探讨,指出低成本高吸附性能新型生物炭的研发、生物炭与催化剂及微生物联合应用技术的深入研究以及生物炭对新型污染物去除机理研究等将会成为今后生物炭在污染治理领域的研究重点。通过对生物炭及其改性材料在水体有机污染处理中研究进展的综述,以期为生物炭及其改性材料在水处理中的应用提供有价值的借鉴和参考。     

土壤放射性核素的来源与迁移

地球环境中的放射性核素具有天然放射性来源和人为放射性来源,其迁移研究对放射性污染的治理有重要意义。本文介绍了土壤中放射性核素的化学与迁移行为,着重分析了影响土壤放射性核素积累和迁移的因素(包括土壤理化性质、核素理化性质和生物等方面),并对今后核素迁移研究的方向进行了思考。     

黑炭分解的影响因素及其激发效应机制研究进展

黑炭是生物质和化石燃料不完全燃烧形成的富含C的固体有机材料,广泛存在于环境中,具有长期存储C的潜力,在全球C循环中具有重要作用,并且被作为减缓气候变化的重要策略。然而,当前我们有关黑炭分解及其激发效应机制的知识是有限的。因此,需要全面深入了解影响黑炭分解的控制因素及其激发效应的可能机制。本文首先对黑炭分解研究进行综合分析,详细评述了气候/培养条件,土壤特征、黑炭性质以及干扰因素对黑炭分解的影响及其机理。其次,介绍了黑炭激发效应的测定方法,重点综述了黑炭激发效应大小与方向的影响因素及其可能机制。最后,指出了黑炭分解及其激发效应研究的不足,并提出了未来研究需要关注的问题和方向,以期为将黑炭融入到土壤有机质和生态系统模型提供借鉴。     

秸秆源黑炭还田对水稻土生产力和固碳的影响

为揭示秸秆源黑炭连续还田对太湖平原稻麦轮作农田土壤生产力和固碳作用的影响,设黑炭施加量为0(CK)、4.5和9.0t/hm23个处理,通过2a 4个完整稻麦轮作季的盆栽试验,研究了稻秆来源黑炭每季还田下的稻麦作物产量.养分吸收状况及土壤理化性质的变化. 结果显示,土壤w(TOC)(TOC为总有机碳)和w(全N)随黑炭施加量的增加而增加. 每季黑炭施加量为9.0t/hm2时,土壤w(TOC)和w(全N)可分别提高46.7%~113.0%和9.3%~28.3%. 黑炭施入土壤后能够提高稻麦作物地上部分生物量,籽粒产量增加11.4%~60.5%,秸秆产量增加15.0%~56.8%. 黑炭处理下稻麦作物体内N、P、K、Mg和Ca的累积量显著提高,这一现象与每季结束后土壤w(全N)以及土壤有效元素含量〔w(有效P)、w(有效K)、w(有效Mg)和w(有效Ca)〕的增加相吻合. 黑炭施入可显著提高土壤pH和CEC(阳离子交换量),尤其是黑炭施加量为9.0t/hm2时,pH最高可达6.79,CEC最高达到12.7cmol/kg. 连续三季施入黑炭后,土壤容重比不施黑炭处理降低8.0%~12.2%. 试验结果表明,秸秆来源黑炭施入太湖平原稻麦农田可起到固碳增汇、增加土壤碳库容量的作用,也能改善土壤理化性质,提高土壤生产力.      

生物炭对农田土壤CO2排放的影响研究进展

生物炭是生物质在缺氧或者限氧条件下经热解后产生的富碳产物。目前,生物炭被广泛应用于农业生产领域,可改善土壤质量,提高农田土壤碳汇。生物炭还田后,使土壤物理、化学和生物学等性质发生变化进而影响土壤CO₂的排放。本文从生物炭理化特性、土壤性质以及生物炭稳定性等角度综述生物炭对土壤CO₂排放的影响。主要内容包括不同炭化温度和生物质来源的生物炭特性(pH、比表面积、孔径、挥发分和灰分等)及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭还田土壤特性变化及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭稳定性及其对土壤CO₂排放的影响。本文基于以上三个方面综述了生物炭对农田土壤CO₂排放的影响,并在此基础上对生物炭的固碳减排效应进行展望,以期为生物炭的合理施用、农田固碳减排等提供基础和参考。     

壳聚糖在水处理中应用

甲壳素原料来源丰富,制备方法简单,性能优异。甲壳素、壳聚糖及其衍生物用途极其广泛。例如,在水处理、环境保护、化学工业、纺织工业、食品、饲料、造纸、医药、金属提取和回收以及农业肥料等方面,均显示了广阔应用的前景。     

生物炭活化技术及生物炭催化剂的研究进展

回顾了常用的生物炭活化方法,包括酸活化、碱活化、气体活化、等离子体活化以及金属浸渍活化等,并且针对不同的活化方法对生物炭的孔径分布、比表面积、活性基团和活性位点的密度等理化特征及其对生物炭催化活性的影响进行了比较.最后,进一步探讨了采用不同的活化方法获得的生物炭的应用场景,以期为定制型功能生物炭及生物炭的新应用提供参考.     

不同生物质制备的生物炭对菲的吸附特性研究

以不同来源的生物质(荔枝树枝、小麦和水稻秸秆)为原料,在限氧条件下制备生物炭,对其进行表征,并进行吸附实验研究生物炭对菲的吸附特性。结果表明:生物炭的结构和理化性质随着生物质来源和热解温度的不同而呈现出明显的差异;荔枝树枝生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)要明显大于小麦秸秆和水稻秸秆制备所得的生物炭,说明木本植物来源的生物炭与草本植物来源的生物炭在结构性质上有着明显的差异;不同温度(300,400,500,600℃)制备的荔枝树枝生物炭对菲的吸附研究表明,随着热解温度的升高,生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)明显增强,吸附等温线的线性程度降低。生物炭吸附菲的可能机制有疏水效应、孔隙填充效应以及π-π共轭反应等。