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(yíng)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(wú)機(jī)灰分的部分減少,反之亦然。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。江蘇樹苗生物質(zhì)炭用途是什么
13C標(biāo)記生物炭研究表明生物炭的固碳潛力由生物炭穩(wěn)定性及其引起的激發(fā)效應(yīng)決定。利用13C穩(wěn)定性同位素標(biāo)記的小麥秸稈制作成生物炭,研究了生物炭在不同土壤中的礦化速率及激發(fā)效應(yīng)差異。研究結(jié)果表明:生物炭添加到四種類型的土壤中室內(nèi)培養(yǎng)368天后,生物炭碳在不同土壤中的礦化量存在差異,寒區(qū)水稻土中為15.6mgC/kg土(0.25%),紅壤性水稻土中為14.2mgC/kg土(0.23%),黃淮海中為10.4mgC/kg土(0.17%),低肥力紅壤性水稻土中為9.92mgC/kg土(0.16%)。生物炭碳礦化量與土壤全鉀(r=0.679)以及全碳(r=0.584)含量均有的正相關(guān)關(guān)系。生物炭在寒區(qū)水稻土以及黃淮海水稻土中引發(fā)了的負(fù)激發(fā)效應(yīng),激發(fā)效應(yīng)量分別為-284mgC/kg土和-157mgC/kg土;而其在紅壤性水稻土以及低肥力紅壤性水稻土中引發(fā)正激發(fā)效應(yīng),但并不,激發(fā)效應(yīng)量分別為33.3mgC/kg土和58.0mgC/kg土。生物炭激發(fā)效應(yīng)量與土壤的電導(dǎo)率(r=-0.884)及pH(r=-0.824)成極的負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究表明,在評(píng)估生物炭固碳潛力時(shí),應(yīng)綜合考慮生物炭自身礦化速率和生物炭引發(fā)的土壤碳激發(fā)效應(yīng)。云南油菜生物質(zhì)炭怎么培養(yǎng)生物質(zhì)炭的多孔性及其所含的營(yíng)養(yǎng)元素為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了有利的環(huán)境。
生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳分解產(chǎn)生負(fù)激發(fā)效應(yīng)的機(jī)制包括:(1)生物質(zhì)炭中含有一定量的可利用有機(jī)碳成分,微生物可能會(huì)優(yōu)先利用這部分碳,從而減少了對(duì)原有機(jī)碳的分解;(2)生物質(zhì)炭含有一定量的有毒化合物(酚類),能抑制微生物對(duì)有機(jī)碳的分解活性;(3)生物質(zhì)炭豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)具有包裹和吸附作用,可能會(huì)隔離微生物及其產(chǎn)生的胞外酶與受保護(hù)的有機(jī)碳的接觸,從而降低有機(jī)碳的分解;(4)生物質(zhì)炭促進(jìn)土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體的形成,從而增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性。而生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳分解產(chǎn)生正激發(fā)效應(yīng)的原因可能是由于生物質(zhì)炭的多孔性及其所含的營(yíng)養(yǎng)元素為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了有利的環(huán)境,從而增加微生物的數(shù)量和活性,促進(jìn)其對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化分解。
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(guó)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。生物質(zhì)炭在土壤中的長(zhǎng)期固碳功能是生物質(zhì)炭重要的功能之一。
用秸稈制備的活性炭,由于對(duì)銅離子有較好的吸附作用,已經(jīng)用于處理廢水中的銅離子。以椰子殼為原料制備的活性炭,也已經(jīng)用于對(duì)蔗糖溶液進(jìn)行脫色。之前,許多工廠都是用二氧化硫?qū)μ且哼M(jìn)行脫色處理,帶來(lái)了環(huán)境污染。而椰殼活性炭具有毛細(xì)孔分配均勻和吸附力強(qiáng)的特點(diǎn),且可多次使用,既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。稻殼制備活性炭的工藝簡(jiǎn)單、成本低,對(duì)中傷害人體健康的焦油、煙氣中煙堿有良好的吸附作用,可以用來(lái)去除這些有害物質(zhì)。城市污水中的污泥也可以用作生產(chǎn)活性炭的原料,并且污泥活性炭已用于對(duì)染料廢水進(jìn)行脫色。此外,污泥制成的活性炭還可作為填充劑和著色料,用于聚氯乙烯防水卷材、聚乙烯塑料管材以及橡膠密封墊圈、橡膠輸送帶等制品的生產(chǎn),提高這些制品的性能。生物質(zhì)炭是作物秸稈、果木修剪枝條、動(dòng)物糞便等各種來(lái)源的廢棄生物質(zhì)在厭氧環(huán)境下發(fā)生熱解反應(yīng)生成。河北小麥生物質(zhì)炭豐度控制
生物質(zhì)炭中的碳元素有著高度芳香化的特征,生物質(zhì)炭在土壤中極為穩(wěn)定,它的固碳時(shí)間達(dá)數(shù)百年至數(shù)千年之久。江蘇樹苗生物質(zhì)炭用途是什么
區(qū)別于生活和環(huán)境用途的木炭和活性炭,農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)炭的功能是施用于土壤,提升耕地質(zhì)量。生物質(zhì)炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用經(jīng)歷了直接施用和炭基肥施用兩個(gè)重要階段。將生物質(zhì)炭直接施用到農(nóng)田土壤中,可改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤孔隙度、降低容重、增強(qiáng)保水性能等,進(jìn)而提高土壤肥力水平和作物產(chǎn)量[4]。但對(duì)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō),經(jīng)濟(jì)效益是生物質(zhì)炭應(yīng)用的關(guān)鍵,價(jià)格因素是限制生物質(zhì)炭大范圍推廣應(yīng)用的主要原因。因技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模所限,當(dāng)前生物質(zhì)炭?jī)r(jià)格普遍在2000~3000元/噸。如果每畝糧食生產(chǎn)施用1噸生物質(zhì)炭,數(shù)千元的成本讓農(nóng)民難以接受。目前,直接施用生物質(zhì)炭于經(jīng)濟(jì)作物(例如人參、三七等中藥材和大蒜、山藥等)生產(chǎn)中。因此,只有降低施用成本,才能發(fā)揮生物質(zhì)炭的土壤改良與固碳效益。江蘇樹苗生物質(zhì)炭用途是什么