金属改性生物炭的制备及其吸附除磷性能与机理研究

随着生活污水管网覆盖率的提高和工业废水的点源排放逐渐被控制,农业面源污染成为影响地表水水质提升的主要问题。针对深圳市P河流的关键污染物磷酸盐提出控制技术——金属改性生物炭吸附。以当地丰富的景观植物落叶生物质为原材料,使用对植物无毒害性的Ca、Fe、Mg三种金属对其改性,确定其最优热解温度为500,400,600℃,制备3种金属改性生物炭(CaBC500、FeBC400、MgBC600),探究其对磷的吸附去除效果。结果表明,在磷酸盐浓度为14 mg/L和初始pH=8的条件下,CaBC500、FeBC400和MgBC600的最佳投加量分别为0.8,0.8,1.0 g,最高磷去除率分别为84%、92%和97%。CaBC500、FeBC400、MgBC600的静态磷酸盐吸附容量分别为65.5,69.3,49.3 mg/g。通过SEM、EDS、BET、FITR和XRD表征以及对吸附动力学、热力学和等温曲线模型的构造,可知吸附过程符合拟二阶与Langmuir模型,推测其磷吸附机制为表面沉淀、络合结晶、配体交换和静电引力。通过研究发现,利用金属改性生物炭可有效实现磷的吸附去除,说明该方法具有实际应用...     

污泥炭强化微生物电解池提高污泥厌氧消化甲烷产率与系统稳定性

投加污泥炭可有效改善利用微生物电解池厌氧消化(MEC-AD)甲烷产率偏低的问题,但其对MEC-AD体系的长期影响仍未知.研究了不同运行条件(外加电压、有机负荷率OLR)下,污泥炭对MEC-AD在连续进料运行模式下产甲烷效能的提高.首先,基于甲烷产率、电流密度等指标,确定最佳外加电压为1.5 V;然后,在相同外加电压(1...     

田间条件下生物炭与化肥配施对土壤氮磷纵向迁移、结球生菜产量品质及土壤微生物数量的影响

为探讨生物炭对农田化肥面源污染的防控效果,本文以北运河流域(北京段)下游"上壤下砂"、施肥量大、易漏水漏肥菜田为研究对象,分析了田间条件下不同用量生物炭配合化肥底施和施炭基肥对土壤氮磷纵向迁移、结球生菜产量品质及土壤微生物数量的影响.结果表明:与单施化肥(T1)相比,①化肥配施生物炭750 kg·hm-2(T2)、22...     

生物炭与有机肥等碳量投入土壤肥力与细菌群落结构差异及关系

为了探究推荐施肥（NPK）、增施生物炭（NPKB）和增施有机肥（NPKO）的土壤肥力和细菌群落结构差异及它们的相互关系,调查了马铃薯根际土壤特性、细菌群落组成和多样性,并分析这些因素对土壤综合肥力指数（IFI）的直接和间接影响. 结果表明,NPKB和NPKO处理的土壤pH、有效磷（AP）、速效钾（AK）、全氮（TN）、有机碳（SOC）和C/N均显著高于NPK处理（P<0.05）. 土壤IFI为NPKO最大（1.34）,NPKB次之（1.21）,NPK处理最小（0.65）. NPKO处理较NPK和NPKB处理具有更高的细菌多样性和显著差异类群数,土壤AN、AP、AK、SOC、TN和IFI是细菌多样性指数的显著相关因子（P<0.05）;pH、TN和SOC是细菌类群差异的显著影响因子（P<0.05）,重要性排序为：TN（70.59%）>SOC（49.42%）>pH（27.08%）. 结构方程表明,土壤pH相关的土壤特性和细菌群落多样性是影响IFI的直接路径,土壤pH相关的土壤特性还可通过影响细菌Shannon多样性间接影响IFI. 这些结果表明土壤肥力和细菌群落结构在生物炭和有机肥增施处理间有显著差异且相互关联,土壤pH和细菌群落多样性是影响土壤综合肥力水平的关键因素,其中NPKO处理对土壤综合肥力水平的提升效果最佳.     

秸秆与生物炭施加对茉莉园土壤真菌群落及有机碳库特征的影响

为阐明秸秆与生物炭施加后茉莉园土壤真菌群落及有机碳库组分分配的变化特征,测定分析了茉莉园对照、秸秆和生物炭处理0~15 cm土壤真菌群落特征与有机碳库组分,并计算其碳库管理指数（CPMI）. 结果表明,秸秆与生物炭施加后土壤真菌群落多样性均降低,各处理中优势菌属结构发生变化,生物炭处理下土壤真菌群落结构与秸秆处理和对照组差异显著. 冗余分析（RDA）表明,土壤真菌群落结构主要受土壤容重、C∶N、盐度和TN影响. 另外,秸秆处理下土壤活性有机碳（LOC）与对照组相比显著增加87.44%（P<0.05）,生物炭处理中土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）较对照组分别显著增加22.27%和23.17%（P<0.05）. 相比于对照组,秸秆处理下碳库活度（L）显著提高（P<0.05）,生物炭处理中碳库指数（CPI）显著增加（P<0.05）. Spearman相关性分析表明土壤活性有机碳组分受到真菌优势菌属的调控. FUNGuild功能预测结果表明,秸秆与生物炭施加后腐生营养型及其兼性营养型真菌对土壤活性有机碳组分和碳库管理指数有着重要影响.