生物質炭是作物秸稈、果木修剪枝條、農產品下腳料、動物糞便等各種來源的廢棄生物質在厭氧環(huán)境下發(fā)生熱解反應生成的黑色固體。早在2006年,科學家提出將生物質炭施于土壤,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。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)土壤有機質分解快,導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,當地人稱這種土壤為Terra Preta。科學家研究發(fā)現,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多年以前當地原住民將植被開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,也拉開了農業(yè)生物質炭研究的序幕。2009年,《生物質炭與環(huán)境管理:科學與技術》一書問世??茖W家們總結了生物質炭制備方法、性質、功能及土壤和環(huán)境應用效果等,并描繪出了生物質炭產業(yè)的美好藍圖。生物質炭可以去除環(huán)境中的污染物,還可以吸附游離碳和氮化合物,減少生物質在轉化過程中溫室氣體的排放。河北污泥生物質炭哪里有賣的
氮素是作物生長必需的營養(yǎng)元素,在土壤生態(tài)系統(tǒng)的諸多養(yǎng)分物質循環(huán)體系中,氮循環(huán)也一直是人們研究關注的重點。近年來的研究表明,生物質炭作為土壤改良劑施用,因其高孔隙度和較大比表面積等特性,對NH3、 NH+4NH4+ 和 NO?3NO3? 都具有吸附能力和固持效果,進而減少土壤中氮素的損失。研究表明,生物質炭配合無機氮肥的施用可以有效保持土壤養(yǎng)分狀態(tài),提高氮素肥料利用率,保障作物生長和產量。以往研究得出,生物質炭添加可能會減弱、或增加或沒有影響土壤有機氮素的礦化過程。雖然生物質炭含有一部分生物可利用的氮素組分,但是生物質炭對土壤有機氮礦化影響的方向和程度主要取決于生物質炭的結構特性、土壤碳氮水平、混合環(huán)境中的C/N值以及土壤類型。湖南水稻生物質炭豐度控制生物質炭的添加對土壤質地、土壤性質以及土壤微生物群落等產生巨大的影響,并影響土壤原有機碳的礦化速率。
生物質炭是一種多孔質炭材料,外觀黑色,形狀主要有粉狀和顆粒狀。生物質炭根據原料來源不同,可以分為木炭、稻殼炭、秸稈炭等。秸稈炭理化特性:每千克炭中合鉀53g、氮4.3g、磷2.6g、鎂3.52g、微量元素銅0.015g、鐵0.58g、鋅O.11g,比表面積171m2/g。生物質炭具有發(fā)達的孔隙結構,較大的比表面積,特異的表面官能團,穩(wěn)定的物理和化學性質,能耐酸堿,能經受水濕、高溫及高壓,特別是制成活性炭后,是優(yōu)良的吸附、凈化材料、也可以作為催化劑或催化劑載體。生物質炭的制備方法簡單多樣,包括高溫熱解、水熱碳化、傳統(tǒng)碳化等類型。制備場地也靈活多樣,從大型工業(yè)到小型家庭規(guī)模,甚至在農田場地都可以制得。因此,其在應用和推廣方面具有優(yōu)勢。不過,目前生物質炭的有效性取決于其物理和化學特性,而這些特性受到廢棄物本身的可利用性和生產加工制造等因素的影響,對其機理還需進一步系統(tǒng)研究。
有研究表明,裂解溫度與pH值和CEC的相關系數為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,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的相關性進行了分析,結果顯示pH值和CEC呈正相關,相關系數為0.26。生物炭呈堿性,能夠明顯提高土壤pH,改變土壤質地,增大鹽基交換量,從而引起土壤CEC增加,影響植物對營養(yǎng)元素的吸收效果生物質炭添加到土壤中后可導致土壤中的微生物量和代謝活性增加。
以往研究表明,生物質炭的多孔結構和大比表面積可以為微生物提供適宜的生境,微生物可以直接利用生物質炭含有的活性組分作為能源物質。研究指出,生物質炭可以通過提高土壤物理和化學性質,如提高有機碳含量,Ca含量,降低可交換Al含量,來改善微生物生存環(huán)境。生物質炭對有毒化合物的吸附,如酚類、農藥等,可以降低這些有害物質的移動性,進而保障微生物的正?;顒樱欢镔|炭對土壤原有機物質的吸附可能導致其在炭表面的固定或者炭內部的物理保護,降低了與微生物群體的接觸機會,進而對微生物活動產生抑制。此外,生物質炭添加對土壤持水能力和團聚結構等方面的提高,也有利于土壤環(huán)境中微生物群體的生長和代謝。生物質炭是指以生物質為原料,在高溫下進行干餾或熱解制得的一種固體炭質材料。重慶科研用生物質炭用途是什么
生物質炭具有表面積大、多孔性以及吸附性強的特點,可以大量吸附土壤中的有機質等營養(yǎng)物質。河北污泥生物質炭哪里有賣的
熱解過程中,生物質原料的結構基本印記在了生物炭中,對生物炭的物理化學性質具有決定性影響。生物質熱解過程中,質量損失(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,導致礦物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和結構特征。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原料的蜂窩狀結構構成了其主要的大孔。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。河北污泥生物質炭哪里有賣的