热解温度对畜禽粪便生物炭重金属特征变化的影响

为了揭示畜禽粪便生物炭中重金属的特征变化,以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用低氧控温法制备生物炭,研究了不同热解温度(350、450、550、650和750℃)的畜禽粪便生物炭产率、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni)含量和相应富集系数的变化,以及原料来源、热解温度和重金属特征的相关性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭产率逐渐下降,各重金属元素含量(Cd除外)逐渐增加,多数重金属富集系数呈降低的趋势,总体上高温热解虽增加了畜禽粪便生物炭的重金属含量,但也利于炭化过程中重金属的挥发迁移.畜禽粪便生物炭中重金属含量与热解温度、原料来源密切相关,其中与热解温度的相关性均显著,各生物炭的重金属富集能力表现为鸡粪猪粪渣牛粪.综合分析发现,热解温度对畜禽粪便生物炭的重金属特征变化有显著影响,选择低重金属含量和低富集系数的畜禽粪便可避免高温制备的生物炭在实际应用中由自身重金属可能带来的二次污染.     

含油污泥组成及其对热解特性的影响

对含油污泥及其主要组成矿物油与矿物质进行了成分分析,并利用热重-红外光谱联用仪与管式电阻炉对比分析了含油污泥及其组成的热解过程与热解气体析出特性.结果表明,[1]含油污泥具有较高热值(15422.41 kJ/kg),以石英为主要成分的矿物质在含油污泥中所占比重较大(61.57%),并与热转化性能较好的矿物油紧密结合;[2]含油污泥热解过程依次经历干燥脱气(50-180℃)、轻质油分挥发析出(180-370℃)、重质油分热解析出(370-500℃)、半焦炭化(500-600℃)与矿物质分解(>600℃)5个阶段;[3]矿物质通过表面作用与导热性系数提升作用影响矿物油的热转化反应,矿物油中的杂质元素会降低矿物质的分解温度;[4]矿物质的存在降低了矿物油热解气体的产量并促进H2析出.     

污泥和鸡粪生物炭制备及其老化过程中的碳损失

生物炭具有高度的碳(C)稳定性,是一种良好的固碳材料.污泥富含无机矿物质,热解制备生物炭过程中其内源矿物会富集,影响固碳能力.在500、 600和700℃下制备市政污泥生物炭(SZB)、药厂污泥生物炭(YCB)和鸡粪生物炭(JFB),并模拟其在土壤中70～100 a老化过程,利用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、 X射线荧光光谱(XRF)、离子质谱仪(ICP)和X射线衍射(XRD)等分析手段,测定其理化性质并计算C损失.结果表明,热解过程中,生物炭内源矿物种类和质量分数决定生物炭C损失,其中Ca和Mg是主要的C保护矿物,而Fe的存在会降低生物炭C稳定性,增加C损失.老化过程中,生物炭C的自身稳定性对其C损失起主要作用,矿物起辅助作用.研究揭示了生物炭内源C和矿物组分对其C损失的影响规律,为利用污泥和鸡粪生物炭土壤固碳提供参考.     

矿物质对污水污泥微波热解过程中NOx前驱物的影响研究

以酸洗脱灰污泥、原污泥及添加矿物质的污泥作为研究对象,考察了污泥中内在矿物质和添加矿物质对污水污泥微波热解过程中形成的NOx前驱物(NH3、HCN)释放的影响。结果表明:污水污泥中的内在矿物质和添加物在污水污泥微波热解过程中,对NH3和HCN的释放均有抑制作用:添加Fe2O3对NH3的抑制平均值为45%,添加CaO对HCN的抑制平均值可达79%。     

利用热重分析不同废水污泥的热解和燃烧

用热重分析法,升温速率为10℃min-1,研究了五种不同废水污泥的热解和燃烧曲线。从失重率对温度曲线图上我们发现,对于没有经过厌氧消化的污泥,燃烧曲线和热解曲线在开始阶段基本重合,随后燃烧曲线向下偏离热解曲线,偏离很大;而经过厌氧消化的污泥热解和燃烧曲线基本重合或偏离很小,其燃烧曲线在最后一段由于先前形成的碳的燃烧会有一个加速分解,热解分解也会超过燃烧分解。同时为了研究金属含量对其热分解过程的影响,我们也对酸洗污泥的燃烧和热解曲线进行了分析。     

间接热解吸工艺对去除污染土壤中PAHs的应用效果研究

为研究间接热解吸工艺设备的工程化应用条件,分析热解吸技术对污染土壤中PAHs的去除率及热解烟气的达标状况,针对工程应用中的不同热解条件,考察其对PAHs的实际去除效果。结果表明:1)在处理温度为350℃、处理时间为40 min时,PAHs去除率R(T)>90%,继续延长停留时间对PAHs的去除率改变不大。2)修复前污染土壤中16种PAHs含量在1~5 mg/kg,经间接热解吸工艺处理后土壤中PAHs去除率超过90%,部分接近100%;3)热解吸设备处理土壤后,产生的烟气中苯并[a]芘(含量水平,δ)的最大值仅为141×10-6mg/m3,实际工程中热解烟气中检测出少量二恶英,其浓度可达到GB 18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》。     

壬基酚在污灌土壤中吸附行为研究

采用序批式室内实验研究了壬基酚(NP)在污灌土壤中的吸附行为,同时探讨了壬基酚在土壤中吸附行为的影响因素,包括pH、离子强度、黑炭和矿物质.水溶液中NP检测方法为液液萃取-高效液相方法(LLE-HPLC).研究结果表明,土壤中有机质含量在吸附过程中起决定作用,土壤自身矿物组成成分对NP吸附行为具有一定影响.NP在土壤中吸附反应6h后达到平衡,吸附动力学都符合准二级线性模式;吸附等温线符合线性模式.壬基酚在污灌和清灌土壤中有机质吸附系数(Koc)分别为3.1×104 L·kg-1和3.2 ×104 L·kg-1,在土壤中很难移动.pH改变对壬基酚在土壤中吸附行为影响程度要高于离子强度,碱性条件下影响结果更为显著.NP在土壤黑炭和矿物质中吸附行为均符合线性模式,分配系数都有所下降.     

医疗废物典型物料热解过程中无机氯的气相迁移规律

在温度为600～900℃、氮气气氛下.用管式炉实验台对医疗废物典型组分--棉花和聚丙烯(PP)进行了快速热解实验.为了研究氯的迁移规律,对物料添加了适量的盐水,结果表明,医疗废物典型组分和NaCl溶液混合热解的过程中Cl的析出随着热解温度、热解时间和物料与Cl元素质量配比的改变而改变.研究发现,Cl的析出峰在以棉花为物料时出现在800℃,而用PP为物料时出现在700℃;随着热解时间的变化,Cl的析出率呈现不规律的变化:700℃棉花热解实验中,热解时间5min时.Cl的析出率只有0.0002,在10min时,析出率达到了0.0003;而在800℃棉花的热解实验中,5min时Cl的析出率为0.00062.而随着热解时间的增加,10min时,Cl的析出率却降到了0.00045.同时还发现,随着Cl元素含量的增加.其析出率也在提高,当Cl和物料质量比值增加1倍时,Cl的析出率也随着温度的变化相应的增加2～4倍.     

宁夏养鸡场粪污和周边土壤中抗生素及抗生素抗性基因分布特征

畜禽粪便中的抗生素及其抗性基因（ARGs）具有潜在的生态风险.为揭示宁夏养鸡场鸡粪和养殖场周边土壤中抗生素和ARGs的分布特征,以宁夏12家不同规模蛋鸡养殖场中鸡粪、周边及施用鸡粪的土壤为研究对象,采用超高效液相色谱-串联质谱法和高通量荧光定量法进行调查研究.结果表明：①鸡粪中四环素类、氨基糖苷类和磺胺类是优势抗生素.不同养殖期鸡粪中抗生素种类和含量不同,育雏期抗生素种类较多和平均含量较高,初产期相反.②周边土壤中仅距离养鸡场20 m处检测到少量抗生素,养殖场对周边土壤中抗生素的分布影响较小;施用鸡粪的土壤中喹诺酮类抗生素含量明显增加.③鸡粪中共检测到ARGs亚型132~168种,主要是氨基糖苷类和四环素类ARGs.育成期ARGs数目最多,初产期最少;育雏期各类ARGs总丰度最高,终产期相反.所有养殖期鸡粪中共存ARGs有110种.④养鸡场周边及施用鸡粪的土壤中共检测到ARGs亚型23~105种,其中氨基糖苷类ARGs数目最多,其次是多药类.养殖场周边土壤中ARGs数目和相对丰度随距养殖场距离的增加而逐渐减少;施用鸡粪的土壤中ARGs数目和相对丰度都明显增高,但低于距离养殖场20 m的土壤.⑤鸡粪中β-内酰胺酶类、氨基糖苷类和大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素B类（MLSB） ARGs都存在水平移动风险;土壤中氯霉素类ARGs存在水平移动风险.鸡粪中ARGs与其对应抗生素含量间相关性不显著.⑥不同类型ARGs之间具有相关的共现性：鸡粪中氨基糖苷类ARGs相对丰度与β-内酰胺酶类和可移动元件（MGEs）、多药类与万古霉素类等均呈显著正相关;土壤中氨基糖苷类ARGs相对丰度与四环素类、万古霉素类、磺胺类和MLSB类、四环素类与MLSB类等呈极显著正相关.土壤中各类ARGs相对丰度间的共现性明显强于鸡粪.本研究可为养鸡场选址、蛋鸡规模化养殖抗生素种类及剂量的选择和鸡粪施用提供理论依据.     

连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响

由于养殖业普遍使用微量元素添加剂,导致禽畜粪中重金属残留过高现象广泛存在.根据养殖场鸡粪含氮量计算其用量（N 0～450 kg·hm^-2）,进行连续4茬菜心施用鸡粪田间实验,探讨对菜心产量及重金属含量的影响.结果表明,第1、3茬所有施用鸡粪处理菜心产量比单施无机肥处理降低,第2茬则提高,第4茬鸡粪与无机肥配施处理提高了菜心产量.不同茬别菜心产量差别较大,第2茬显著高于其它茬别.从不同处理4茬菜心重金属平均含量来看,施用鸡粪可提高As、Zn含量,降低Cr、Cd含量,对Pb含量无明显影响,配施鸡粪提高Cu含量.除第2茬因产量稀释作用影响外,不同茬别所有处理菜心As、Pb、Cr、Cu、Zn平均含量随施用茬数增加而提高,Cd平均含量则下降.建议在无公害或绿色食品生产中避免一次性大量施用或连续施用养殖场禽畜粪.     

生物质内在碱金属催化特性的TG-FTIR实验研究

用热重分析仪和傅里叶红外光谱联用(TG-FTIR)技术对稻秆、谷壳及其经过不同预处理的水洗样、硝酸洗样进行实验研究,分析了生物质内在碱金属对其热解过程的影响.对比原样、水洗样和硝酸洗样的热解TG曲线与产气组分发现:内在碱金属的存在对生物质热解具有较大的催化作用,促进了样品半纤维组分的热分解,明显降低了最大反应速率,使样品分解能够在较低温度段完成,提高了热解过程中焦的生成率,强化了去甲烷化反应,促使热解向羟基乙醛、酸类等低小分子液体产物的方向转化,增大了CO_2和CO的生成量.     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.     

Heterogeneous reaction of SO2 on CaCO3 particles: Different impacts of NO2 and acetic acid on the sulfite and sulfate formation

Despite the heterogeneous reaction of sulfur dioxide (SO₂) on mineral dust particles significantly affects the atmospheric environment, the effect of acidic gases on the formation of sulfite and sulfate from this reaction is not particularly clear. In this work, using the in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) technique, we employed a mineral dust particle model (CaCO₃) combined with NO₂ and acetic acid to investigate their effects on the heterogeneous reaction of SO₂ on CaCO₃ particles. It was found that water vapor can promote the formation of sulfite and simulated radiation can facilitate the oxidation of sulfite to sulfate. The addition of NO₂ or acetic acid to the reaction system altered the production of sulfate and sulfite accordingly. There was a synergistic effect between NO₂ and SO₂ that promoted the oxidation of sulfite to sulfate, and a competitive effect between acetic acid and SO₂ that inhibited the formation of sulfite. Moreover, light and water vapor can also affect the heterogeneous reaction of SO₂ with the coexistence of multiple gases. These findings improve our understanding of the effects of organic and inorganic gases and environmental factors on the formation of sulfite and sulfate in heterogeneous reactions.     

有机物料对两种紫色土氮素矿化的影响

以猪粪沼渣(PM)、牛粪沼渣(CM)、污泥堆肥(SC)、农村生活垃圾堆肥(RWC1)、农村生活垃圾与污泥的堆肥产物(堆肥过程中添加20%的污泥,RWC2)为材料,采用室内恒温好气培养试验研究了不同有机物料施入酸性紫色土和石灰性紫色土后土壤氮矿化的差异.结果表明,不同有机物料有机氮组分含量及其占全氮比例的基本顺序为:氨基酸态氮酸解未知氮酸解铵态氮非酸解氮氨基糖态氮.添加有机物料显著提高了酸性紫色土的NH~+_4-N和NO~-_3-N含量,而石灰性紫色土中猪粪沼渣和污泥堆肥显著提高了NH~+_4-N的含量,牛粪沼渣却使其NO~-_3-N含量降低.牛粪沼渣对酸性紫色土氮矿化量的影响不显著,使石灰性紫色土的氮矿化量降低,其余4种有机物料均明显提高两种土壤的氮矿化量.相关分析表明土壤氮矿化量与有机物料中的氨基酸态氮和酸解铵态氮呈显著正相关,与有机物料的有机质含量和C/N呈显著负相关.上述结果说明有机物料对土壤氮素矿化的效应因土壤和有机物料的性质不同而异,特别是有机物料中的有机质含量、C/N以及有机氮组分.     

粪肥和有机肥施用对稻田土壤微生物群落多样性影响

为探究典型粪肥施用对稻田土壤微生物的影响,开展崇明岛稻田粪肥施用现场实验.采用高通量测序技术分析对照组(CK)和鸡粪(CM)、猪粪(PM)和有机肥(OF)施用稻田土壤微生物群落组成及多样性.结果表明,与CK相比,施用有机肥可提高土壤有机质(SOM),施用鸡粪可显著提高土壤氨氮(NH~+_4-N)和总氮(TN)含量(P0.05).PM组土壤微生物多样性显著高于CK组(P0.05),OF组土壤微生物群落丰富度显著高于CM组(P0.05).pH值、总磷(TP)、总氮和Pb是影响稻田土壤微生物群落组成的重要因素,CM组微生物群落结构与其他3组差异较大.与CK相比,OF组增加了硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,CM组显著降低了反硝化细菌Ignavibacteriae的相对丰度(P0.01),达40.56%,但显著增加了硝化细菌陶厄氏菌属(Thauera)的相对丰度(P0.05),达203.00%; PM组显著增加了氨化细菌Armatimonadetes的相对丰度(P0.05),达57.51%,还增加了厌氧绳菌属(Anaerolinea)的相对丰度,达102.00%.施用鸡粪和猪粪分别显著增加致病菌假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavisolibacter)的相对丰度(P0.05),而有机肥施用则降低了黄杆菌属的相对丰度.粪肥的施用增加了参与稻田土壤氮循环过程细菌的丰度,对调节稻田土壤氮平衡起着正向作用,然而鸡粪和猪粪的直接施用会导致病原菌增多,对稻田土壤健康有一定的胁迫.     

Soil organic matter and biological soil quality indicators after 21 years of organic and conventional farming

Organic farming systems often comprise crops and livestock, recycle farmyard manure for fertilization, and preventive or biocontrol measures are used for plant protection. We determined indicators for soil quality changes in the DOK long-term comparison trial that was initiated in 1978. This replicated field trial comprises organic and integrated (conventional) farming systems that are typical for Swiss agriculture. Livestock based bio-organic (BIOORG), bio-dynamic (BIODYN) and integrated farming systems (CONFYM) were compared at reduced and normal fertilization intensity (0.7 and 1.4 livestock units, LU) in a 7 year crop rotation. A stockless integrated system is fertilized with mineral fertilizers exclusively (CONMIN) and one control treatment remained unfertilized (NOFERT). The CONFYM system is amended with stacked manure, supplemental mineral fertilizers, as well as chemical pesticides. Manure of the BIOORG system is slightly rotted and in BIODYN it is composted aerobically with some herbal additives. In the third crop rotation period at normal fertiliser intensity soil organic carbon (C_org, w/w) in the plough layer (0–20 cm) of the BIODYN system remained constant and decreased by 7% in CONFYM and 9% in BIOORG as compared to the starting values. With no manure application C_org-loss was severest in NOFERT (22%), followed by CONMIN together with the systems at reduced fertiliser intensity (14–16%). Soil pH tended to increase in the organic systems, whereas the integrated systems had the lowest pH values. At the end of the third crop rotation period in 1998 biological soil quality indicators were determined. Compared to soil microbial biomass in the BIODYN systems the CONFYM soils showed 25% lower values and the systems without manure application were lower by 34%. Relative to the BIODYN soils at the same fertilization intensity dehydrogenase activity was 39–42% lower in CONFYM soils and even 62% lower in soils of CONMIN. Soil basal respiration did not differ between farming systems at the same intensity, but when related to microbial biomass (qCO₂) it was 20% higher in CONFYM soils and 52% higher in CONMIN as compared to BIODYN, suggesting a higher maintenance requirement of microbial biomass in soils of the integrated systems. The manure based farming systems of the DOK trial are likely to favour an active and fertile soil. Both, C_org and biological soil quality indicators were clearly depending on the quantity and quality of the applied manure types, but soil microbial biomass and activities were much more affected than C_org.     

稻田不同种类有机肥施用对后季麦田N2O排放的影响

以稻麦轮作系统为对象,研究水稻生长季基肥施用不同有机物料对后季麦田N₂O排放及年轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应的影响.结果表明:与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼加化肥(菜饼处理)对后季麦田N₂O排放量无影响;施用小麦秸秆加化肥(小麦秸秆处理)导致后季麦田的N₂O排放量减少15%;施用牛厩肥加化肥(牛厩肥处理)和猪厩肥加化肥(猪厩肥处理)分别增加29%和16%.就稻麦年轮作生长季总体而言,菜饼、牛厩肥和猪厩肥处理稻麦生长季N₂O排放总量较化肥处理分别增加6%、17%和7%,然而,小麦秸秆处理N₂O排放总量减少16%.20a或500a时间尺度上各处理稻田CH₄排放和该轮作周期水稻和小麦生长季N₂O排放的总GWP值由大到小的顺序分别为:菜饼处理>小麦秸秆处理>牛厩肥处理>猪厩肥处理>化肥处理或菜饼处理>牛厩肥处理>猪厩肥处理>小麦秸秆处理>化肥处理.单位产量的GWP以作物残体处理最高,农家肥其次,化肥处理最低.因此,稻田基施不同种类有机物料都相应地增加稻麦轮作系统CH₄和N₂O排放的综合温室效应.     

不同种类有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的综合影响

以麦茬稻田为对象,研究基肥施用不同有机肥对稻田CH₄和N₂O排放的综合影响.结果表明:有机肥施用对稻田CH₄和N₂O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量.与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼+化肥(菜饼处理)促进CH₄和N₂O的排放,其季节排放总量分别增加了252%和22%;施用小麦秸秆+化肥(秸秆处理)和牛厩肥+化肥(牛厩肥处理)明显增加CH₄排放,增加量分别为250%和45%,同时却减少N₂O排放,分别减少18%和21%;施用猪厩肥+化肥(猪厩肥处理)降低CH₄和N₂O的排放,分别降低4%和18%.对CH4和N₂O排放的综合温室效应分析表明,菜饼和秸秆处理的全球增温潜势(GWP)约为化肥处理的2.5倍,牛厩肥和化肥处理基本持平,但施用猪厩肥可减少10%～15%.各处理的GWP从高到低依次为菜饼、秸秆、牛厩肥、化肥和猪厩肥.单位产量的GWP以秸秆处理最高,菜饼次之,牛厩肥比化肥处理略高,猪厩肥处理最低.从本生长季来看,猪厩肥的施用对于实现环境效益与生产效益的协调发展具有一定作用.     

黄绵土中碳酸钙含量和有机肥施用对土壤有机碳组分及CO2排放的影响

为探讨碳酸钙(CaCO_3)和有机肥对土壤有机碳矿化和CO_2排放的影响,本研究通过向一种黄绵土中分别添加0、30、50 g·kg~(-1)CaCO_3模拟陕西省境内具有不同CaCO_3含量(9%~15%)的黄绵土,随后再添加0、20 g·kg~(-1)有机肥(M),交互组合设L0、L0-M、L30、L30-M、L50和L50-M等6个处理进行室内培养试验(105 d),测定了土壤pH、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、颗粒碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和CO_2释放量.结果表明:未施用有机肥时,土壤pH和MBC含量随CaCO_3含量的增加而增加,但CaCO_3含量对DOC、POC、ROC和有机碳氧化稳定性(Kos)无显著影响,其差异亦不会对土壤CO_2排放产生显著影响.当施用有机肥后,随着土壤CaCO_3含量增加,土壤pH上升、活性有机碳(MBC、DOC、POC和ROC)含量增加、Kos降低,土壤CO_2排放也随之增加.CaCO_3不仅能促进有机肥的矿化分解,而且它和有机肥会对土壤CO_2排放产生显著的交互效应,其效果与CaCO_3含量密切相关.低量CaCO_3和有机肥对土壤CO_2的释放具有负的表观交互效应,但高量CaCO_3和有机肥对其产生正的表观交互效应.因此,CaCO_3对土壤有机碳转化的影响不能一概而论,它与土壤中CaCO_3含量密切相关.在农业管理中,根据土壤CaCO_3含量合理施用有机肥对土壤碳素循环和温室气体(CO_2)排放都具有重要意义.     

Physicochemical characterization of forest and sugarcane leaf combustion's particulate matters using electron microscopy, EDS, XRD and TGA

Physical characteristics and quantitative elemental composition of PM and residual ash produced from sugarcane leaves (SCL) combustion were investigated using TEM-EDS compared with forest leaves (FRL). SEM-EDS was used to analyze the microstructure and chemical composition of biomass raw leaves and PM. XRD analysis was also performed to investigate the characterization of the crystalline nanostructure, structure of PM, and residual ash compared to the TEM image processing method. The oxidation kinetics of biomass raw materials, PM, and residual ash were investigated by TGA. The morphology of fine and ultrafine agglomerate structure of SCL soot and residual ash are not significantly different from the FRL soot and residual ash. The average diameter sizes of single primary nanoparticles of SCL and FRL soot are approximately 37 nm and 35 nm, while the sizes of residual ash are about 18 nm and 22 nm, respectively. The single primary nanoparticles of soot are mainly composed of curve line crystallites of carbon fringes, while residual ash is composed of straight-line lattice fringes. The average fringe lengths of SCL and FRL soot are about 1.25 nm and 1.04 nm from the outer shell and 0.89 nm and 0.74 nm from the inner core. The interlayer spacing of curve line carbon fringes of SCL and FRL soot is approximately 0.359 nm and 0.362 nm by the TEM image analysis and it was matched with XRD analysis. The biomass PMs are mainly composed of soot, Si, Ca, and K compounds: SiO₂, CaCO₃, and KCl.