菇渣用作无纺布容器育苗成型机配套基质的研究

为探讨菇渣在无纺布容器育苗成型技术中作为配套容器基质应用的可行性,研究了育苗成型机制备的菇渣(发酵后)和草炭容器基质的基本理化性质、盐分淋洗特征及其对火炬树和侧柏出苗及生长的影响。结果表明:菇渣基质的容重、通气状况与草炭基质之间无显著差异,pH值虽显著高于草炭基质,但适宜多数植物生长;相对于草炭基质,菇渣基质的持水能力不足,保肥性能较差;菇渣基质的适宜水分范围(36.1%~143.5%)明显小于草炭基质(41.9%~193.8%),有效水绝对含量较低;菇渣基质的电导率(3.71 mS.cm-1)虽高于安全育苗的临界值(≤2.6 mS.cm-1),但随着浇水次数的增加可逐渐降到安全值以下;菇渣基质的全氮、全磷和全钾含量显著高于草炭基质。在充足的水分和养分条件下,菇渣和草炭容器基质对侧柏和火炬树出苗及成活的影响基本一致,但菇渣基质对火炬树的育苗效果优于草炭基质。可见,只要保证充足水分,菇渣基质在无纺布容器育苗成型技术中可以替代草炭基质用于火炬树和侧柏的育苗。     

木薯茎秆基质育苗效果研究

以草炭、椰糠为对照,研究腐熟木薯茎秆对番茄、黄瓜、丝瓜、茄子、大吊瓜及西瓜的育苗效果,为木薯茎秆作为育苗基质提供依据。育苗结果表明：（1）原木薯茎秆用于番茄育苗时,其发芽率、株高、茎粗及真叶数与草炭育的番茄效果相当;过2mm筛木薯茎秆对番茄育苗效果不如草炭,但优于椰糠;原木薯茎秆用于黄瓜育苗时,其发芽率、株高、茎粗及真叶数与草炭、椰糠育的黄瓜效果相当;原木薯茎秆对番茄、黄瓜的育苗效果优于过2mm筛木薯茎秆。（2）原木薯茎秆、过2mm筛木薯茎秆对丝瓜、大吊瓜和西瓜的育苗效果不如草炭、椰糠,但对茄子的育苗效果优于椰糠。总的看来,腐熟木薯茎秆可用于番茄、黄瓜、茄子育苗,而不宜单独用于丝瓜、大吊瓜和西瓜育苗。     

几种有机物料对设施菜田土壤Cd、Pb生物有效性的影响

利用风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料,采集陕西关中地区设施菜田土壤,通过2014~2015年两季盆栽模拟试验,研究了3种有机物料在设施菜田土壤重金属Cd、Pb单一和复合污染条件下对Cd、Pb生物有效态等赋存形态的影响,探究风化煤、草炭和生物炭对设施菜田重金属Cd、Pb污染土壤修复的可行性.结果表明,风化煤显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量,达11.9%(P0.05),并使Pb有效态含量显著降低达83.5%以上(P0.05);对Cd、Pb的交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和分别降低了26.4%~34.4%和12.0%~34.5%.草炭显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量18.9%(P0.05),分别显著降低了Pb单一和Cd、Pb复合污染土壤中Pb有效态含量2.7%和7.2%(P0.05),对Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态三者之和分别降低了15.8%和14.6%.生物炭提高了土壤p H 0.03~0.08个单位,分别降低了Cd有效态、Pb有效态含量4.7%~15.0%和1.0%~6.8%,Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和降低了11.9%~66.6%.风化煤、草炭和生物炭使番茄地上部对Cd的累积量显著降低15.0%~38.0%(P0.05),使复合污染条件下番茄地上部对Pb的累积量显著降低17.9%~30.0%(P0.05).番茄Cd含量与土壤中Cd交换态含量呈现极显著正相关关系(P0.01).番茄Pb含量与Pb交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态三者含量之和呈现极显著正相关关系(P0.01).综合来看,风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料可以通过改变设施菜田土壤p H值和对重金属的吸附、络合等固定作用,降低土壤中Cd、Pb高活性态比例,进而减少植物对Cd、Pb的累积.     

焦化厂污染土壤堆肥修复过程的毒性变化

以北京某焦化厂污染土壤为研究对象,按照5∶1的比例添加锯末后加入5%的草炭进行好氧堆肥,通过对污染土壤堆肥处理过程中16种PAHs的降解率、CAT值、SOM值、土壤毒性、pH和TN值的变化规律进行比较,研究添加草炭好氧堆肥对实际有机污染土壤中PAHs的降解效果。研究结果表明,(1)添加草炭好氧堆肥能有效降解有机污染土壤中PAHs,堆肥49 d后,EPA优控的16种PAHs总值从1 085.42 mg/kg降低到71.10 mg/kg,总降解率为93.27%。(2)焦化厂土壤中PAHs浓度较高的分别为荧蒽、菲、芴、苯并(a)蒽、芘、蒽和苯并(k)荧蒽,它们的和占Σ16PAHs总量的73.56%,其中荧蒽的含量最高,浓度为186.913 mg/kg。这7种PAHs的经过49 d添加草炭堆肥后降解率分别为95.67%、93.52%、92.22%、93.12%、93.01%、95.19%和96.24%。(3)通过有机质值和Σ16PAHs总量作图发现,有机质值和Σ16PAHs总量有一定的相关性,这表明在堆肥过程中,微生物在PAHs降解过程中起到很大的作用。     

草炭强化对油田陈化油泥生物修复工程效果的影响

以草炭为生物基质,与陈化油泥按质量比1:1混合,采用现场土耕法研究草炭对陈化油泥强化生物降解的影响。经过26个月的现场试验,结果表明,草炭能显著提高陈化油泥的生物修复效果。陈化油泥中总石油烃(TPH)的降解率为38.9%;其理化性质得到显著改善,盐碱浓度显著降低(pH由8.7降至6.9,全盐量由20.3g/kg降至7.3g/kg),有机质浓度增加17.3%,有效态氮、有效态磷、有效态钾营养元素浓度显著增加;与陈化油泥自然衰减结果相比,草炭强化生物修复能提高微生物数量和生物的多样性。     

4种温度条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的吸附特征

在200、400、600和800℃条件下利用稻草厌氧热解制备稻草生物质炭,测定稻草炭的矿物结构、表面性质和元素组成,研究稻草炭对废水中环丙氨嗪的吸附特征,为环丙氨嗪废水处理和农作物秸秆的资源化利用提供参考.结果表明,稻草炭含有石英、方解石和氯化钾晶体等矿物成分,主要元素为C、O、Si.傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和比表面积测定结果表明,稻草炭具有明显的多孔结构和丰富的含氧有机官能团,高温制备(≥600℃)的稻草炭比表面积较大.随着烧制温度的增加,稻草炭对环丙氨嗪的吸附量明显增加.Langmuir方程拟合得到200、400、600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别为4 200、6 365、144 865和167 084 mg· kg-1,接近于商品活性炭的最大吸附量(177 305 mg·kg-1),600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别是等量稻草秸秆的16.8和20.1倍.稻草炭对环丙氨嗪的吸附过程符合一级动力学方程,环丙氨嗪初始质量浓度为100和200 mg·L-1时,高温制备的稻草炭达到吸附平衡的时间分别为5和8h左右.环丙氨嗪初始质量浓度为500 mg·L-1时,pH值为5～ 10范围内,支持电解质为1～100 mmol·L-1 NaNO3条件下,环丙氨嗪在600和800℃制备的稻草炭上的吸附没有受到pH值和离子强度的明显影响.     

草炭对Cd~(2+)的吸附及其用于Cd污染土壤修复的实验研究

通过室内模拟实验研究了草炭对Cd2+的典型吸附特征,以及添加草炭对Cd污染土壤中其浸出毒性和存在形态的影响。结果表明,溶液pH为3~6时,草炭对Cd2+的吸附量随着pH升高而增加,pH为6~8时草炭对Cd2+的吸附量趋于平稳;当溶液体系Cd2+初始质量浓度不超过800mg/L时,草炭对Cd2+的吸附未达到平衡,其吸附率随Cd2+初始浓度的增大而由98.60%降低至88.53%;草炭对Cd2+的等温吸附行为可用Langmuir、Freundlich方程拟合,r均达到极显著水平;添加草炭能降低轻污染(总Cd为3.0mg/kg)土样中Cd2+浸出量,Cd2+钝化率随草炭添加量增加而增加;相对较低(1%~2%,质量分数,下同)的草炭添加量对重污染(总Cd为6.0mg/kg)土样中的Cd2+表现出活化效果,导致Cd2+浸出量增加;但较高(4%)的草炭添加量下,重污染土样中Cd2+的钝化率要明显大于轻污染土样;添加草炭能影响土样中Cd的存在形态。在2种污染程度的土样中添加草炭后,有效态、无机结合态和残留态Cd所占比例均降低,而有机结合态Cd所占比例均增加。     

Adsorption of Cu（Ⅱ） on rice straw char from acidic aqueous solutions

研究了稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附特征,探讨了Cu（Ⅱ）的吸附机制.结果表明,稻草炭对Cu（Ⅱ）有很高的吸附容量,Langmuir方程能很好地拟合Cu（Ⅱ）吸附等温线,因此可以描述稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附,其预测的Cu（Ⅱ）在pH 4.5和pH 5.0时的最大吸附量分别为0.628 mol.kg-1和0.763 mol.kg-1.稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附量随体系pH升高而增加,但吸附Cu（Ⅱ）的解吸率呈相反的变化趋势.当吸附体系pH≤4.5时,Cu（Ⅱ）解吸率大于55%,说明此时以静电吸附为主;在较高pH条件下Cu（Ⅱ）以非静电吸附机制为主.红外光谱的分析结果表明,稻草炭表面有丰富的—COOH和—OH等含氧官能团,Cu2＋与含氧官能团形成有机络合物导致—COOH吸附峰位移.Cu（Ⅱ）吸附使稻草炭颗粒的Zeta电位向正值方向位移.结果说明Cu（Ⅱ）在稻草炭表面发生了专性吸附.