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生物炭因其良好的表面特性和孔隙结构,广泛的原料来源和广阔的产业化发展前景,已成为当今环境、农业和能源等领域的研究热点。针对生物炭对水体重金属的吸附研究,本文基于生物炭原料和制备工艺的多样性,综合分析了国内外生物炭重金属吸附机理的研究成果,详细阐述、分析了5种吸附作用机制(物理吸附、静电作用、离子交换、络合反应和化学沉淀)及其相关表征手段;同时评述了吸附工艺条件和重金属种类对生物炭吸附重金属的影响;指出生物炭重金属吸附领域未来的研究中,应开展针对重金属吸附的生物炭原料特性及吸附产物的多维、微纳尺度表征方法研究。 相似文献
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在农业生产中,过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂,但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为原料热解制备生物炭,进行硝态氮吸附试验。通过扫描电镜（SEM）和傅里叶近红外光谱（FTIR）等技术对生物炭吸附前、后表面形貌、官能团等进行表征分析,利用吸附动力学模型和等温吸附模型等进行拟合分析,综合模型参数和形貌表征解析果菜秸秆生物炭的吸附性能和机制。研究结果表明,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有一定吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,最大理论平衡吸附量为114.788mg/g,其次为番茄（29.736mg/g）和甜椒（9.759mg/g）;茄子和甜椒秸秆生物炭吸附性能优于玉米、稻壳等大田作物秸秆生物炭,吸附过程符合准二级动力学模型,受化学键吸附、表面吸附和内扩散吸附过程的控制,番茄秸秆生物炭吸附过程符合准一级动力学模型,主要为物理吸附;FTIR分析显示,3种生物炭均含有羟基、甲基、亚甲基、羧基和羰基官能团,除此之外,甜椒和茄子秸秆生物炭还含有醚键,番茄秸秆生物炭含有醇羟基。因此,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,受孔隙填充、官能团和络合作用等多种理化机制的影响,具有消减土壤次生盐渍化的潜力。本研究对盐渍化土壤修复和果菜秸秆资源化利用具有理论意义。 相似文献
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稻壳炭对铵态氮的吸附机理研究 总被引：4，自引：0，他引：4
研究了500℃连续热解制备的稻壳炭对水溶液中NH+4-N的吸附特性和稻壳炭用量、颗粒粒径、NH+4-N初始质量浓度、p H值、振荡时间等因素对NH+4-N吸附特性的影响。结果表明,随着NH+4-N溶液初始质量浓度、p H值的不断升高,稻壳炭对NH+4-N的平衡吸附量不断增加,而随着振荡时间的推移,平衡时稻壳炭对NH+4-N的单位吸附量不断增加,60 min内吸附较快,在吸附90 min左右时保持不变,这说明稻壳炭对NH+4-N的吸附在1.5 h左右基本达到平衡,对于初始质量浓度为3 mg/L和5 mg/L的NH+4-N溶液,稻壳炭对NH+4-N的最大吸附量分别为31.26、81.14 mg/kg。稻壳炭的颗粒粒径越小,单位吸附量越高,0.25 mm以下的稻壳炭对NH+4-N的吸附容量较大。从热力学和动力学角度探究了吸附机理,结果表明,稻壳炭对NH+4-N的等温吸附过程符合Freundlich模型,表明稻壳炭对水溶液中的NH+4-N吸附为不均一的多分子层吸附;准二级吸附模型能较好地描述吸附的全过程,稻壳炭吸附NH+4-N主要包含液膜扩散、表面吸附、颗粒内部扩散过程,主要以物理吸附为主。 相似文献
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田间土壤NO_3~--N含量空间变异性初步研究 总被引：5，自引：0，他引：5
对具有代表性的 3个地块的土壤 NO- 3 -N含量实测资料进行了分析 ,结果表明田间土壤 NO- 3 -N含量存在明显的空间变异性。 3个地块的土壤 NO- 3 -N含量在置信水平β=0 .0 5下均服从正态分布。由实测资料进行的自相关及半方差分析表明 ,3个地块的土壤 NO- 3 -N含量自相关性不显著 ,且无规律性 ,因此在田间一般距离取样的土壤 NO- 3 -N含量可作为独立的随机变量。并将 NO- 3 -N含量的空间变异性同土壤含水率及含盐量的空间变异性作了一些对比 相似文献
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施灌沼肥对土壤氨挥发和氮素下渗规律的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
为探讨施灌沼肥对土壤氨挥发和氮素下渗的影响,在室温条件下,采用土柱模拟试验,系统研究沼肥不同施用量和不同施用深度对土壤表面的NH3挥发及土壤垂直剖面上的总氮、NH+4-N、NO-3-N下渗的影响规律。结果表明:表施沼肥时,土壤表面的NH3挥发累积量和挥发的延续时间均随沼肥施用量的增加而增加;土壤垂直剖面上的含水率、总氮和NH+4-N均主要集中在表层土壤,而NO-3-N可迁移至较深层土壤。底施沼肥时,NH3挥发累积量随着沼肥施用深度的增加而减少,施用深度为10 cm时便可有效减少沼肥的NH3挥发损失;同时土壤垂直剖面上的含水率和总氮、NH+4-N、NO-3-N质量比的最高点均与沼肥施用深度呈显著正相关。 相似文献
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《中国农村水利水电》2015,(6)
通过室内试验,研究了膜孔肥液单向交汇入渗土壤水分及NO-3-N的分布特性与运移规律。研究表明,供水入渗过程中,相同深度处膜孔中心垂向的土壤含水率大于交汇中心垂向的土壤含水率;土壤NO-3-N浓度锋运移距离和最大值随入渗时间的延长而增大。再分布过程中,土壤剖面含水量的最大值随再分布时间的延长而逐渐减小,整个湿润土体的土壤含水率随时间的延长变得相对均匀;NO-3-N浓度锋运移距离继续增大,而NO-3-N浓度最大值逐渐减小。 相似文献
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采用田间小区试验,研究夏玉米/冬小麦轮作期间不同水氮处理对0~450cm土壤NO-3-N、NH+4-N和总N迁移累积的影响。结果表明,层状包气带土壤的质地和结构对水分、NO-3-N和总N在土层中的分布均有显著影响,而土壤结构只对NH+4-N有显著影响。不同水氮处理对土壤NO-3-N、NH+4-N和总N的直接影响深度分别为400、200和120cm,间接影响深度都为400 cm。单次灌水量52.5 mm、单次施氮量195 kg/hm2的处理土壤NO-3-N在0~250cm土层发生明显的迁移现象;而单次灌水量105 mm、单次施氮量大于等于130kg/hm2的处理在0~400 cm土层发生明显的迁移现象。对于“壤土-砂土-壤土” 结构的包气带土壤,土壤中NO-3-N、NH+4-N和总N质量比从大到小为：380~450 cm壤土土层、0~120 cm壤土土层、120~380 cm砂土土层、380~450 cm特殊的壤土土层对水分和氮素的迁移起到了阻碍作用。建议当地种植夏玉米/冬小麦期间,单次灌水量为52.5 mm、施氮量为65 kg/hm2。 相似文献
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生物炭施用对农业生产与环境效应影响研究进展分析 总被引：8，自引：0，他引：8
生物炭(Biochar)因其特殊性质而被广泛应用在土壤改良和固碳减排等方面,因潜力很大,备受国内外学者的关注。然而,生物炭性质不仅因生物质制备材料来源不同而有所差异,还受到热解温度和工艺的影响。同时,生物炭性质和土壤条件差异也在较大程度上影响其改良土壤效果和固碳减排成效。综述近年来国内外有关生物炭在农田水土环境及固碳减排影响的研究进展,总结了生物炭在农业领域、固碳减排及盐碱地改良等方面的研究成果,分析了现存问题,并对生物炭在农业相关领域的研究应用进行了探讨,旨在为广泛应用生物炭技术提供借鉴和参考。 相似文献
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生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。 相似文献
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为选择一种简便、快速、廉价的监测方法代替猪场污水处理中COD的日常监测,通过实验考察了紫外吸光度(UV254)与猪场污水原水COD及MBR处理出水COD的相关性,并验证了NH3-N,NO-3-N和NO-2-N浓度对水样UV254的影响.结果表明,对于猪场污水原水和MBR处理出水,UV254与COD有良好的相关性;NH3-N,NO-3-N和NO-2-N浓度对水样UV254影响不显著.UV254代替COD用于猪场污水原水及处理出水的日常监测具有较强的可行性和实用性, 对于水质相对稳定的猪场污水,只需简单稀释、比色,即可快速反应水质COD变化情况,实现猪场污水COD的在线监测. 相似文献
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选取典型农作物废弃物——水稻秸秆为生物质炭原料,采用响应曲面分析方法,研究生物炭对农田土壤典型重金属污染物Cd~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)的吸附作用。结果表明:Cd~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)的吸附率与生物炭的碳化温度有着明显的二次抛物线关系;Cd~(2+),Zn~(2+)的吸附率与生物炭的碳化时间也有着明显的二次抛物线关系,但Cu~(2+)的吸附率随生物炭的碳化时间增加而提高。根据不同碳化条件对重金属总体吸附效果的响应曲面可以预测,最佳模型的碳化条件为碳化时间3 h、碳化温度447℃。 相似文献
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利用铁改性生物炭从富营养化水体中捕集磷,将其回用于农田,是高效利用生物质、促进磷资源高效利用的有效途径之一。然而,铁改性生物炭对磷的吸附效率受制备方式和水环境的影响极大。为促进富营养化水体磷的捕集效率和再利用,本文总结了国内外铁改性生物炭（Fe-B）的制备方法及其对水体中磷酸盐的吸附性能,阐述了Fe-B对磷的吸附机制,分析了pH值、共存离子、生物炭用量和温度对Fe-B吸附磷酸盐性能的影响,分析了富营养化水体中磷的农田资源化再利用潜力。本研究结果可为富营养化水体磷捕集与资源化再利用提供理论参考。 相似文献
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干旱区滴灌均匀系数对土壤水氮分布影响模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
基于HYDRUS-2D软件建立了棉花膜下滴灌水氮运移模型,利用干旱区棉花膜下滴灌试验数据对模型进行了参数率定和验证。将灌水器流量沿毛管的变化离散为依次逐段减小,并假设土壤水分在各段之间不存在交换,利用验证后的数学模型研究了干旱区不同滴灌均匀系数时土壤水氮分布特征,评估了土壤空间变异对水氮分布均匀性的影响。模拟结果表明,随着灌水的进行,滴灌均匀系数Cu为0.60和0.80时,土壤含水率和NO-3-N质量浓度均匀系数均呈下降趋势,而Cu=0.95时变化较平稳;滴灌均匀系数越低,灌水后土壤含水率和NO-3-N质量浓度均匀系数降低的幅度越大;土壤NO-3-N质量浓度均匀系数的变化范围为0.35~1.00,低于土壤含水率均匀系数。田间试验存在的土壤空间变异在一定程度上增加了土壤水氮分布不均匀性。 相似文献
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生物炭肥料对河套灌区耕层土壤肥力及含水率影响的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究生物炭肥料对河套灌区耕层土壤肥力及含水率的影响,试验设置以当地常规施肥为对照(CK),分别采用与CK处理等养分(C3)、70%养分(C2)和40%养分(C1)的生物炭肥料处理,共计4个处理。结果表明:在有灌水的情况下,生物炭肥料对耕层土壤含水率提高显著。生物炭肥料的施用对耕层土壤有机质、速效磷及速效钾含量均有显著提高,而碱解氮含量随着生物炭肥施用量的增加有所下降,但未出现显著变化。试验结果初步表明,在河套灌区施用生物炭肥料,能够减少肥料投入,对增加耕层土壤肥力有着积极的作用。 相似文献
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氮素调控对水分胁迫条件下水稻生长发育具有显著影响,但不同供氮形态调控水稻水分胁迫的生理机制尚缺乏深入研究。以籼稻品种(汕优63、扬稻6号)和粳稻品种(86优8、武运粳7号)为研究材料,采用室内营养液培养和聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫处理,于不同供氮形态(NH+4-N和NO-3-N)条件下,研究不同氮素形态及水分条件对不同水稻品种苗期生长发育和光合特性的影响。结果表明,在两种水分条件下,供NH+4-N处理水稻生物量均显著高于供NO-3-N处理,在干旱胁迫条件下表现出较强抗旱性。与非水分胁迫条件相比,模拟干旱胁迫条件下供NH+4-N处理水稻蒸腾速率和气孔导度表现为增加的趋势,且叶面积和叶绿素含量没有显著影响,但供NO-3-N处理水稻的叶面积和叶绿素含量显著减少,进而引起供NO-3-N处理水稻净光合速率和干物质量显著下降。与非水分胁迫条件相比,模拟水分胁迫条件下粳稻品种生物量和叶面积均显著下降;但对籼稻品种而言,生物量和叶面积对水分胁迫的响应受氮素形态的显著影响,其中供NO-3-N处理模拟水分胁迫条件下显著降低,而对供NH+4-N处理没有显著影响。因此,籼稻品种在供NH+4-N条件下能够维持较高的叶片净光合速率和蒸腾速率,从而具有较强的抗旱能力。 相似文献
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生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
为探明生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响,在大豆全生育期生长条件下,研究了东北黑土区草甸黑土5种生物炭添加量(0、25、50、75、100 t/hm2)下土壤物理性质(包括:土壤水分特征曲线、土壤含水率常数、土壤水分扩散率)和单次降雨土壤含水率变化特征,分析了生物炭对黑土区草甸黑土耕层土壤持水能力及雨后水分动态变化的影响。结果表明,施用生物炭能降低土壤残余含水率,增加土壤饱和含水率和田间持水量,其中对残余含水率的影响最显著,100 t/hm~2生物炭处理使残余含水率最多降低27.6%;施用生物炭能明显降低土壤水分扩散率,随生物炭添加量的增加依次比对照组减少34.8%、37.5%、71.4%和58.9%;在单次降雨过程中,施用生物炭能减小土壤含水率的变化幅度,使土壤含水率在降雨之后更快地由迅速下降期进入缓慢下降期,并能明显提高缓慢下降期对应的土壤含水率;施用生物炭可以提高大豆产量,以75 t/hm~2生物炭处理最高。研究结果可为黑土区农业水土资源高效利用与保护提供理论依据。 相似文献
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生物炭对不同坡度坡耕地土壤水动力学参数的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
在3种地形坡度条件下,开展了施加生物炭后连续两年的土壤水动力学效应试验研究,探究不同坡度坡耕地施加生物炭当年和次年对土壤水分常数、土壤水分特征曲线、比水容量、非饱和导水率K(h)和非饱和扩散率D(θ)的影响。结果表明:施用生物炭当年和次年均使土壤田间持水率和饱和含水率增大,且随坡度增加其增率变大,生物炭因子两年内对土壤水分常数的影响显著(P <0. 015),而坡度因子影响不显著(P> 0. 05),即生物炭因子作用更明显;施用生物炭两年内,在各个土壤吸力条件下土壤含水率均增大,土壤持水性增强,且同地形坡度呈正相关关系、同年限呈负相关关系;生物炭在两年内均增大土壤比水容量,使其供水能力加强,最大增量1. 830 207×10-3cm^3/cm^4;地形坡度对K(h)无明显影响,但施加生物炭可使K(h)增大,土壤导水性增强,2016、2017年K(h)最高分别增加239. 61%、164. 04%;施加生物炭可降低D(θ),抑制土壤水分的水平运动,随地形坡度增加抑制效果增强。生物炭施用当年对各土壤水动力学参数的影响大于施用次年。研究结果可为东北黑土区坡耕地农业水土保护和利用提供理论依据。 相似文献