熱解過程中,生物質(zhì)原料的結(jié)構(gòu)基本印記在了生物炭中,對生物炭的物理化學(xué)性質(zhì)具有決定性影響。生物質(zhì)熱解過程中,質(zhì)量損失(大部分以揮發(fā)有機物的形式)及不相稱的收縮或體積減少的發(fā)生,導(dǎo)致礦物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和結(jié)構(gòu)特征。生物炭的孔一般按直徑大小分為大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物質(zhì)原料的蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成了其主要的大孔。微孔主要由熱解過程中碳的損失及碳架的斷裂收縮形成。雖然大孔可能會作為微孔的前體,但是微孔貢獻了生物炭的大部分比表面積,微孔的含量與比表面積呈正相關(guān)。生物質(zhì)炭可以去除環(huán)境中的污染物,還可以吸附游離碳和氮化合物,減少生物質(zhì)在轉(zhuǎn)化過程中溫室氣體的排放。貴州定制生物質(zhì)炭怎么制作
生物質(zhì)炭的施用還可以加深土壤顏色,增強土壤吸熱能力,從而提高土壤溫度。大部分生物質(zhì)炭含有大量的灰分元素而呈堿性,作為土壤改良劑施用后,可以降低土壤氫離子和交換性陽離子水平,從而提高土壤pH值,其效果因生物質(zhì)炭本身的酸堿度和土壤pH緩沖能力而異。生物質(zhì)炭對土壤CEC的改變程度往往受到土壤類型、生物質(zhì)炭性質(zhì)及其在土壤中存在時間長短的影響。生物質(zhì)炭的施用不僅能夠影響土壤中碳氮的循環(huán)過程,而且會對土壤中其他營養(yǎng)元素的狀態(tài)產(chǎn)生作用。研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)炭本身即含有大量的磷素組分,并且有效性較高,輸入土壤后可以增加有效磷的含量。以往研究還表明,生物質(zhì)炭的施用可以增加土壤中K、Ca和Mg等鹽基離子的含量。江蘇蘆葦生物質(zhì)炭購買13C標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。
生物炭密度低,呈堿性,吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年連續(xù)每年施用12t/ha玉米秸稈炭,土壤容重從不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3,田間持水量(waterholdingcapacity)從50%增加到78%,田間土壤水分含量從26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭,連續(xù)11年每年施用12t/ha生物炭對土壤pH沒有明細影響。降低了土壤有效態(tài)鐵(Fe)、錳(Mn)和銅(Cu),但增加了有效鋅(Zn)含量。增加了土壤總碳、易氧化碳和可溶性有機氮含量。連續(xù)11年每年施用2.4t,6t和12t/ha使土壤飽和導(dǎo)水率增加了14%,31%和55%,土壤陽離子交換量(cationexchangecapacity-CEC)分別增加了5.76到20.35%。CEC的增加對提高土壤K+,NH4+吸持量具有重要意義。理論上計算,每增加CEC1cmolkg-1,可增加K+吸持0.68t/ha,或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭還能降低土壤比較高溫,提高土壤比較低溫,減小土壤溫度變幅。
有研究表明,裂解溫度與pH值和CEC的相關(guān)系數(shù)為0.58和0.30。即隨著裂解溫度的升高,生物炭的pH值增加,這是因為裂解溫度增加了生物炭的灰分含量;裂解溫度與生物炭CEC呈正相關(guān),這可能是由于過高的裂解溫度增加了生物炭的灰分,進而增大了生物炭的CEC。另外,有研究對pH值和CEC的相關(guān)性進行了分析,結(jié)果顯示pH值和CEC呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.26。生物炭呈堿性,能夠明顯提高土壤pH,改變土壤質(zhì)地,增大鹽基交換量,從而引起土壤CEC增加,影響植物對營養(yǎng)元素的吸收效果秸稈生物質(zhì)炭可以吸附并穩(wěn)定土壤中的營養(yǎng)物質(zhì),提高土壤肥力。
生物質(zhì)炭是作物秸稈、果木修剪枝條、農(nóng)產(chǎn)品下腳料、動物糞便等各種來源的廢棄生物質(zhì)在厭氧環(huán)境下發(fā)生熱解反應(yīng)生成的黑色固體。早在2006年,科學(xué)家提出將生物質(zhì)炭施于土壤,以提高土壤肥力。這一思想源于亞馬孫河流域黑色肥沃土壤的發(fā)現(xiàn)。南美洲的亞馬孫河流域是世界上比較大的熱帶雨林區(qū),因高溫多雨,該地區(qū)土壤有機質(zhì)分解快,導(dǎo)致土壤快速退化而貧瘠。但就是在這樣一個土地貧瘠的地區(qū),零星分布著非常肥沃的土壤,當?shù)厝朔Q這種土壤為Terra Preta??茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn),這種肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭顆粒[1]。土壤中的黑色炭顆粒是2500多年以前當?shù)卦∶駥⒅脖婚_墾后的林木廢棄物土法炭化后混入土壤中的。21世紀以來,全球掀起了對這種人為黑色肥沃土壤的研究熱潮,也拉開了農(nóng)業(yè)生物質(zhì)炭研究的序幕。2009年,《生物質(zhì)炭與環(huán)境管理:科學(xué)與技術(shù)》一書問世??茖W(xué)家們總結(jié)了生物質(zhì)炭制備方法、性質(zhì)、功能及土壤和環(huán)境應(yīng)用效果等,并描繪出了生物質(zhì)炭產(chǎn)業(yè)的美好藍圖。我們的生物質(zhì)炭產(chǎn)品可以用于土壤修復(fù)、土壤培肥等項目,幫助改善土壤環(huán)境質(zhì)量。重慶玉米生物質(zhì)炭怎么培養(yǎng)
生物質(zhì)炭由生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化而成,是一種富含碳素的多孔固體顆粒物質(zhì)。貴州定制生物質(zhì)炭怎么制作
作為一種環(huán)保高效的重金屬鈍化劑,生物質(zhì)炭在市場上受到越來越多人的關(guān)注和青睞。生物質(zhì)炭是通過高溫熱解生物質(zhì)材料(如木屑、秸稈等)制得的一種炭質(zhì)材料。它具有多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和優(yōu)異的吸附性能,能夠有效地吸附和鈍化重金屬,保護環(huán)境和人類健康。1.高效吸附重金屬生物質(zhì)炭具有多孔結(jié)構(gòu),提供了大量的吸附位點,能夠高效吸附重金屬離子。其高比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)使其具有出色的吸附能力,能夠有效去除水中的重金屬污染物,如鉛、鎘、汞等。通過使用生物質(zhì)炭,您可以降低水中重金屬的濃度,保護水質(zhì)安全。2.環(huán)保可持續(xù)生物質(zhì)炭的制備過程中不需要化學(xué)添加劑,具有較低的能耗和環(huán)境污染。同時,生物質(zhì)炭的原料來自可再生資源,如農(nóng)作物秸稈和木屑等,不會對森林資源造成破壞。使用生物質(zhì)炭不僅可以有效處理重金屬污染,還能夠減少對環(huán)境的負面影響,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。3.廣泛應(yīng)用領(lǐng)域生物質(zhì)炭在環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在環(huán)境治理方面,生物質(zhì)炭可以用于水處理、土壤修復(fù)和廢氣處理等,有效去除重金屬和有機污染物。在農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)方面,生物質(zhì)炭可以作為土壤改良劑和飼料添加劑,提高土壤肥力和動物健康。貴州定制生物質(zhì)炭怎么制作