生物炭-植物修复重金属污染土壤的研究进展

土壤中累积的过量重金属不仅对作物产生毒害作用,还可经由作物进入食物链损害动物和人类的健康。因此,土壤重金属污染是亟待解决的生态与农业问题。植物修复主要是利用植物对重金属的吸收、累积和转移从而实现对重金属污染土壤的修复技术,成本低且绿色环保。生物炭具有比表面积大、表面官能团丰富等优良理化性质,可降低重金属的有效性和改善土壤理化性质,且促进植物生长、改变重金属在植株体内的累积分配格局。利用生物炭和植物联合修复重金属复合污染土壤,可以兼顾生态与经济效应。本文总结了生物炭修复、植物修复和生物炭-植物联合修复的研究进展,并探讨了三者的修复效应、机理及应用局限性,以期为相关研究提供借鉴。     

生物炭联合黑麦草修复镉污染土壤研究

以小麦秸秆和玉米秸秆为原料制备生物炭,采用生物炭和黑麦草联合对镉质量分数为30 mg/kg的污染土壤进行修复,修复过程中研究了 土壤的理化性质和黑麦草植株生长情况.结果表明:当m土壤:m玉米生物炭:m小麦生物炭为1:0.01:0.01时,修复50 d后土壤中的镉质量分数可以降至18.2 mg/kg;生物炭的掺加显著增加...     

生物炭在制备及土壤应用中的潜在环境风险

生物炭(Biochar)由于其对环境中污染物超强的吸附能力,被广泛运用于土壤改良与修复.近期的研究发现,在生物炭的制备和应用当中存在一些潜在的风险和危害.本文阐述了生物炭在制备过程产生的多环芳烃(PAHs)、重金属、环境持久性自由基(EPFRs)对环境的影响,以及土壤应用中生物炭对植物生长和土壤微生物活性的影响.因此在生物炭实际应用过程中,不仅在制备过程中需要严格把控,还需要全面评估生物炭的性质以及环境效应相互作用.     

生物炭用于育苗基质的研究进展

基质是工厂化育苗的基础,目前常用基质的主要成份为泥炭,但由于泥炭的使用量较大,开采过程会破坏环境且其不可再生.因此,寻找一种新型材料替代泥炭作为育苗基质,已成为工厂化育苗亟需解决的难题.生物炭具有丰富的孔隙,巨大的比表面积且富含多种营养元素,并在多种蔬菜作物的育苗中均有较好的效果,若将其作为育苗基质替代泥炭,将会具有广...     

生物炭添加对根际土壤微生物群落影响研究进展

为揭示生物炭添加对根际土壤微生物群落的影响及其作用机理,进而指导农林业生产。本文通过梳理根际微生物群落形成及其影响因素、生物炭添加对根际土壤环境影响,探讨生物炭对植物根际土壤微生物群落的实际影响与可能的作用机理。研究表明,生物炭添加能够提高根际土壤微生物群落的丰度,调控根际土壤微生物群落结构,并使其向有利于植物生长的方向转化,提高根际土壤微生物多样性。究其原因,是生物炭既可以直接吸附若干种类微生物,为微生物提供养分和繁殖空间,也可以参与到土壤、植物、气候和时间对根际土壤微生物的作用,产生间接影响。     

生物质炭添加对土壤氧化亚氮排放影响的研究进展

氧化亚氮(N₂O)是一种会破坏平流层臭氧的长寿命温室气体,农业土壤是大气N₂O人为排放源中的最大贡献者,因此减少农业土壤N₂O排放十分迫切.生物质炭是生物质在低温限氧条件下热解产生的碳材料,具有丰富的孔隙结构.已有研究表明,生物质炭是减少土壤N₂O排放的重要手段之一,但对其影响效应和机理的系统报道很少.本文论述了生物质炭对土壤中N₂O排放的影响,重点从生物与非生物的角度讨论了生物质炭影响土壤N₂O排放可能的机制.从生物角度来看,生物质炭的“石灰效应”会升高土壤pH、改变土壤中微生物过程从而促进N₂O还原为N₂,同时生物质炭也会作为“电子穿梭体”加快这一过程.另外,生物质炭还会增加含有nosZ基因的反硝化细菌数量,促进N₂O的还原.而当土壤中N₂O主要来自于硝化作用时,生物质炭增加土壤中氨氧化细菌amoA丰度,进而增加土壤N₂O排放量.从非生物角度来...     

松枝生物炭对Cd污染土壤钝化修复的研究

以松枝为原料,采用350℃限氧热裂解法制备生物炭,利用元素分析、SEM-EDS、BET-N₂、FT-IR、Boehm滴定等分析方法对生物炭进行表征。结果表明：松枝生物炭为多孔结构、平均孔径为8.10 nm、比表面积为1.74 m²·g^-1,表面含有—CO、—OH等含氧官能团。通过盆栽实验,研究松枝生物炭对土壤Cd形态转化及绿豆植株对Cd富集吸收的影响。结果表明：生物炭可提高土壤pH和有机质含量,同时降低土壤弱酸提取态Cd的含量,促进Cd由活性高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,显著降低Cd的生物有效性;施用生物炭可提高绿豆生物量,生物炭5%处理效果最佳,最大提高13.47%;绿豆地上部、地下部Cd含量均显著降低,生物炭5%处理降幅最大,分别为81.86%和43.86%。     

施用生物炭对土壤无机氮固持的影响

为探究施用生物炭对于土壤无机氮固持的影响,选择稻草秸秆生物炭(RBC)和玉米秸秆生物炭(CBC)作为吸附剂,开展了不同生物炭种类、生物炭添加量、对于不同无机氮浓度以及不同土壤pH条件下无机氮固持效果影响的实验,系统研究了施用生物炭对于土壤中无机氮固持效果。结果表明:施用生物炭对土壤无机氮有显著的固持作用,3%RBC处理的土壤氨氮、硝氮固持率分别达到8.89%～43.75%、7.79%～28.50%,3%CBC处理的土壤氨氮、硝氮固持率分别达到35.61%～48.77%、4.81%～41.26%。CBC的无机氮固持率优于RBC,土壤中施用质量分数3%的生物炭时土壤无机氮固持效果最佳,土壤氨氮、硝氮浓度为60mg/kg、20mg/kg时更有利于土壤无机氮固持,适宜固持氨氮的土壤pH环境为弱碱性(pH在5.5～6.5),适宜固持硝氮的土壤pH环境为弱酸性(pH在6.5～7.5)。综上,施用生物炭对于土壤无机氮具有较好的固持效果,可有效减少无机氮流失。     

基于化学计量学分析生物炭-N配施的联合效应

为探讨新型土壤调理剂——生物炭及氮肥配施对土壤养分调理的影响,采用培养实验结合化学计量方法分析玉米秸秆生物炭（SBC）、鸡粪生物炭（MBC）和氮肥（尿素）配施的添加效应。结果表明:生物炭能够提高土壤养分质量分数,但其调理效果具有剂量依赖性和种类异质性。随着生物炭用量的提高,土壤养分质量分数呈上升趋势。SBC处理使土壤有机碳（SOC）和全磷（TP）质量分数最高提升101.754%和34.592%。MBC处理使土壤SOC和TP质量分数最高提升了23.684%和84.396%。SBC通过诱导土壤SOC质量分数的提高进而提高土壤碳氮质量比（C/N）和碳磷质量比（C/P）。而MBC处理则通过磷剂量稀释效应降低了土壤C/P和氮磷质量比（N/P）。生物炭和氮肥之间不是单一的叠加效应,实际应用过程中应充分考虑氮肥与生物炭的交互效应。     

改性生物炭在含重金属废水处理中的应用

改性生物炭除金属离子效率高、成本低,对污水处理具有重要意义。本文综合评述了生物炭改性方法、吸附机理、改性生物炭对重金属吸附性能影响等方面的研究进展。介绍了生物炭的不同热解温度、矿物组分和表面官能团等理化性质对吸附重金属的影响;讨论通过物理和化学改性方法改进的生物炭的物理、化学性质对重金属吸附效果的影响,探讨不同理化性质的生物炭对重金属吸附的机理。根据不同生物炭材料之间的差异,采用具有针对性的改性方法,或在生物炭中加入适当的矿物质,设计出特定用途的生物炭可能是未来研究的重要方向。     

填埋场甲烷排放因素分析及甲烷减排研究进展

垃圾填埋场甲烷排放是全球人为温室气体排放的重要来源,对于整个大气中温室气体增加引起的气候效应的影响不容忽视,是世界各国现代化进程中迫切需要解决的一个严重的社会公害问题。文章从填埋场甲烷产生的相关因素、垃圾处理现状和填埋场甲烷减排技术等方面对国内外研究现状做了总结。甲烷的产生受填埋场中的垃圾特性、含水率、温度、pH值、填埋时间、渗滤液含量和其他因素影响。当前的填埋场减排技术包括原位减排、资源化利用和末端控制等,填埋场可以从多方面共同作用实现减排目标。     

生物电化学系统还原二氧化碳产甲烷研究进展

生物电化学系统还原 CO2合成燃料或有机化工产品近年来已成为环境微生物学的研究热点。首先就生物电化学系统的工作原理、生物电化学系统还原 CO2产甲烷的阴极功能微生物、生物电化学系统还原 CO2产甲烷的机制、生物电化学系统的反应器及影响生物电化学系统还原 CO2产甲烷的因素等方面的研究进展进行了综述,然后分析了生物电化学系统还原 CO2产甲烷存在的问题,并讨论了其今后的重点研究方向,以期为生物电化学系统还原 CO2产甲烷研究提供参考。     

外碳源投量对亚硝酸型反硝化过程N2O释放影响

为实现N_2O的减量化控制或资源化利用,接种普通活性污泥,以乙酸钠和硝酸盐为基质,通过淘洗反硝化聚磷菌,在SBR中以厌氧/缺氧交替运行的方式启动內源反硝化,单周期内约50%的NO-3-N转化为NO-2-N,N_2O释放速率随着亚硝酸的积累逐渐增大,N_2O转化率(释放量占TN去除的比例)为2.04%.在此基础上,分别取缺氧末和厌氧末污泥,对比研究胞内聚合物PHB合成前后,外碳源投加量(碳氮比为0,0.75和2.50)对亚硝酸型反硝化过程N_2O释放特性的影响,结果表明,外碳源存在时,N_2O释放量随总碳源的增加呈略微减少的趋势,转化率在0.24%~1.61%;而当仅利用內源物质进行反硝化时,N_2O的转化率高达15.90%,单位SS最大释放速率达71.29μg/(min·g),释放量是其余条件下的14~26倍.表明单独利用PHB进行亚硝酸型反硝化会大幅增加N_2O的释放.     

生物质炭施用量及水热条件对淹水土壤CO2释放的影响

通过模拟土柱实验,向水稻土中添加质量分数分别为0％（CO）、2％（C2）、5％（C5）、8％（C8）的生物质炭,并在不同淹水深度和温度下培养,旨在了解生物质炭的施用量及其水热条件对土壤CO2释放的影响,以期通过控制生物质炭的施炭量和改进农田管理措施,从而为农业温室气体碳减排提供依据．研究结果发现：施加生物质炭对土壤CO2释放的抑制作用明显,与对照相比,2％、5％、8％施炭量处理的土壤CO2累计释放量分别降低了5．1％、2．4％和26．5%．低施炭量对土壤CO2的释放降幅较少,而较高施炭量可能对抑制土壤CO2释放的效果更好;温度越高,土壤的呼吸作用越强,CO2释放速率也越快;在昼夜变化上,土壤夜间CO2的释放速率要高于白天;就淹水深度而言,土壤灌水深度愈深,CO2的释放速率愈低．此外,还从施炭量和水热条件对土壤CO2和CH4释放的综合排放效应进行了展望．     

美丽中国背景下云南省农业活动甲烷排放量计算与情景预测分析

运用CH4MOD模型和排放因子法对云南省农业活动CH₄排放量进行计算分析,并运用情景分析法对云南省农业活动CH₄排放量进行预测.研究结果表明:1)云南省2010—2019年农业源CH₄排放总量变化趋势为先波动上升再迅速减少最后趋于平稳,其中动物肠道发酵排放量贡献最大;2)云南省2010—2019年农业源CH₄单位农业增加值排放强度呈下降趋势,单位农地面积排放强度为波动状态;3)云南省2020—2029年不同情景下农业活动CH₄排放量预测均为上升趋势.由此从水稻种植和畜禽养殖两方面提出减排措施,以期实现"双碳"目标和美丽中国建设.     

四株植物根际促生菌对农田土壤N2O排放的影响

农田土壤是温室气体氧化亚氮(N₂O)最重要的人为排放源之一.本文以四株植物根际促生菌：白色芽孢杆菌Bacillus albus Lv5A、枯草芽孢杆菌枯草亚种Bacillus subtilis sp.subtilis NRCB002、施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri NRCB010和暹罗芽孢杆菌Bacillus siamensis NRCB026为研究对象,采用温室盆栽试验、土壤微宇宙试验及田间原位试验等方法,探究接种植物根际促生菌对农田土壤N₂O排放的影响.结果表明,在温室盆栽条件下,接种四株植物根际促生菌的土壤N₂O累积排放量从高到低依次为NRCB002> Lv5A> NRCB026> NRCB010,与未接种的对照相比分别减少了2.3%、33.1%、34.2%和40.0%.选择NRCB010和NRCB026菌株进一步开展土壤微宇宙试验和田间原位试验.与未接种的对照相比,在土壤微宇宙条件下接种NRCB010和NRCB026的土壤N₂O累积排放量分别减少了21...     

pH对高氨废水限氧半亚硝化过程中N2O释放的影响

为获得半亚硝化系统中强温室气体N2O减量化释放的控制参数,采用SBR处理人工合成高氨废水(进水氨氮质量浓度约为600 mg·L-1),考察不同进水pH(7.5,8.0和8.5)对N2O释放特性的影响.结果表明,不同进水pH下均释放N2O,每个周期内N2O的释放量随进水pH的升高而减小.pH为7.5,8.0及8.5时,N2O释放量分别占进水氨氮的3.81%、2.35%和2.00%.当pH为7.5时,曝气初始50 min内,N2O释放速率先增大后减小,峰值速率为44.5μg·min-1·g-1,之后维持在16.5μg·min-1·g-1;当p H为8.0及8.5时,曝气初期N2O释放峰值速率分别为33.7,22.9μg·min-1·g-1,之后释放速率随pH降低和NO2-积累而逐渐增大.     

Effect of hydrogen attack on acoustic emission behavior of low carbon steel

In order to investigate the effect of hydrogen attack degree on acoustic emission(AE) behavior of low carbon steel during tensiling,specimens made of low carbon steel was exposed to hydrogen gas of 18 MPa at 450 and 500℃ for 240,480 and 720h respectively,Experimental results show that with increase of the hydrogen attack degree,the totally AE activity decreases during tensiling.In addition,the count of AE signals with high amplitude for the specimens with hydrogen attack keeps a constant which is less than that without hydrogen attack.It is concluded that AE signals orginate in the specimens with hydrogen attack from intergranular fracture induced by methane blisterings or/and microcracks on grain boundaries.