生物質(zhì)炭是一種由生物質(zhì)材料經(jīng)過高溫?zé)峤饣蜓趸幚淼玫降奶坎牧稀K哂性S多優(yōu)點(diǎn),其中之一就是其激發(fā)效應(yīng)。生物質(zhì)炭的激發(fā)效應(yīng)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1.激發(fā)植物生長(zhǎng):生物質(zhì)炭可以改善土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu),增加土壤保水性和通氣性,提供植物所需的養(yǎng)分和微生物活性,從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。2.激發(fā)土壤肥力:生物質(zhì)炭具有高吸附性能,可以吸附和固定土壤中的養(yǎng)分,減少養(yǎng)分流失,提高土壤肥力。同時(shí),生物質(zhì)炭中的有機(jī)物質(zhì)可以分解為植物所需的養(yǎng)分,為植物提供持久的營養(yǎng)。3.激發(fā)土壤微生物活性:生物質(zhì)炭可以提供微生物生長(zhǎng)的理想環(huán)境,增加土壤中有益微生物的數(shù)量和活性,促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡,提高土壤的生物活性。4.激發(fā)碳循環(huán):生物質(zhì)炭可以將大量的碳固定在土壤中,減少二氧化碳的排放,有助于緩解全球氣候變化。不同類型生物炭施用對(duì)土壤理化性質(zhì)會(huì)有不同的影響。貴州污泥生物質(zhì)炭怎么制作
生物炭的理化參數(shù)主要包括:全碳含量、灰分含量、揮發(fā)成分含量、表面元素組成及表面官能團(tuán)種類和含量、表面負(fù)電荷含量等;結(jié)構(gòu)表征主要包括:表面形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)(如比表面積、孔容積和孔徑分布等。由于原材料、技術(shù)工藝及熱解條件等差異,生物炭在結(jié)構(gòu)、揮發(fā)成分含量、灰分含量、孔容、比表面積等理化性質(zhì)上表現(xiàn)出非常的多樣性,進(jìn)而使其擁有不同的環(huán)境效應(yīng)[。目前,國內(nèi)學(xué)者就生物炭的特性、環(huán)境行為和效應(yīng)、土壤性狀和產(chǎn)量、碳截留與溫室氣體減排及其對(duì)全球生物地球化學(xué)循環(huán)影響等領(lǐng)域已開展了大量研究。甘肅玉米生物質(zhì)炭技術(shù)的應(yīng)用生物質(zhì)炭添加到土壤中后可導(dǎo)致土壤中的微生物量和代謝活性增加。
生物炭(Biochar)是利用生物殘?bào)w在缺氧的情況下,經(jīng)高溫慢熱解(通常<700℃)產(chǎn)生的一類難溶的、穩(wěn)定的、高度芳香化的、富含碳素的固態(tài)物[1]。生物炭多為顆粒細(xì)、質(zhì)地較輕的黑色蓬松狀固態(tài)物質(zhì),主要組成元素為碳、氫、氧、氮等,含碳量多在70%以上。生物炭可溶性極低,具有高度羧酸酯化和芳香化結(jié)構(gòu)[2–3],其原料來源,農(nóng)業(yè)廢棄物如雞糞、豬糞、木屑、秸稈以及工業(yè)有機(jī)廢棄物、城市污泥等都可作為其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小會(huì)影響到生物炭產(chǎn)率,主要表現(xiàn)為尺寸增大生物炭產(chǎn)量隨之增加。
生物質(zhì)炭可以改良土壤:生物炭多孔狀、容重低、粘性小,能夠降低粘質(zhì)土壤的容重和硬度,改善土壤板結(jié),提高土壤的透氣性。生物炭可以增深土壤顏色,增加土壤吸熱能力,進(jìn)而提高土壤溫度,促進(jìn)農(nóng)作物生根發(fā)芽。生物炭具有優(yōu)良的吸附和持水能力,能夠穩(wěn)定和增加土壤團(tuán)聚體,改良沙土質(zhì)貧瘠土壤,增加持肥持水能力。生物炭能夠改良土壤的酸堿度,改善土壤墑情。生物炭能夠改善土壤微生物生長(zhǎng)環(huán)境,提高微生物豐度,促進(jìn)微生物對(duì)礦物分解和多糖分泌,提高土壤肥力。生物炭能夠束縛土壤中的重金屬和有毒物質(zhì),凈化和吸收污染物,避免它們進(jìn)入植物體,并且可以抑制土壤病蟲害繁衍累積,對(duì)改善農(nóng)作物品質(zhì)有較好效果。生物質(zhì)炭可吸持氮、磷、鉀等無機(jī)養(yǎng)分,能夠控制養(yǎng)分緩慢釋放,避免養(yǎng)分的揮發(fā)和流失,提高肥料的使用效率。
生物炭的含碳量隨炭化溫度的不同而發(fā)生改變,生物炭性質(zhì)也受到制備溫度、加熱速率、通氣條件等條件的影響,以溫度影響較大。隨制備溫度的升高,生物炭產(chǎn)量下降,但其碳含量、灰分含量、比表面積以及孔隙度卻隨著溫度的升高而升高。裂解溫度與生物炭碳、灰分含量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.17和0.28。隨著裂解溫度的升高,生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈極負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為–0.77。因?yàn)闊崃呀鉁囟仍龈?,易熱解含碳化合物殘留降低,生物炭中難分解碳物質(zhì)比例相應(yīng)增高,固定碳含量增大,繼而碳含量增多。熱裂解溫度升高,有機(jī)物損失增大,灰分在生物炭中含量相應(yīng)增大,由1404植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)22卷于灰分是堿性物質(zhì),生物炭pH因生物質(zhì)熱解溫度增高而提高。生物炭碳含量高意味著被氧化為無機(jī)灰分的部分減少,反之亦然。生物質(zhì)炭的添加可以刺激土壤微生物活動(dòng),從而影響微生物群落的特性及代謝酶活性。青海污泥生物質(zhì)炭怎么培養(yǎng)
生物質(zhì)炭的多孔性及其所含的營養(yǎng)元素為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了有利的環(huán)境。貴州污泥生物質(zhì)炭怎么制作
生物炭具有高的吸附能力。生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)能降低土壤容重、降低土壤密度,生物炭具有較大的比表面積和較高表面能,有結(jié)合重金屬離子的強(qiáng)烈傾向,因此能夠較好地去除溶液和鈍化土壤中的重金屬。李力等的鎘去除實(shí)驗(yàn)中BC350和BC700兩種玉米生物炭的比表面積分別為7.72m2/g和120m2/g,結(jié)果顯示BC700對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率遠(yuǎn)小于BC350,吸附效果更好;劉玉學(xué)等研究比表面積為81.8m2/g、總孔容積為0.080cm3/g的稻稈炭和比表面積189.6m2/g、總孔容積為0.175cm3/g的竹炭對(duì)小青菜及其土壤的影響,結(jié)果顯示生物炭的施入能降低土壤容重。貴州污泥生物質(zhì)炭怎么制作