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以玉米秸秆为原料,在300、450益和600益下裂解得到3种生物炭,通过批处理实验讨论了溶液初始pH值和裂解温度对玉米秸秆及其生物炭吸附Cr（遇）的影响,并用吸附动力学模型和等温吸附模型对实验结果进行拟合。结果表明：对于同种吸附材料而言,溶液初始pH值越低,玉米秸秆及其生物炭对Cr（遇）的吸附量越大;当溶液初始pH值为3或5时,对Cr（遇）的吸附性能大小顺序为：玉米秸秆>生物炭300益>生物炭450益>生物炭600益;当溶液初始pH=1时,对Cr（遇）的吸附性能大小顺序为：生物炭300益>玉米秸秆>生物炭450益>生物炭600益,且生物炭300益对Cr（遇）的最大吸附量约为141.24 mg·g-1。可见,溶液初始pH值越低,生物炭的裂解温度越低,越有利于生物炭对Cr（遇）的吸附。 相似文献
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《农业环境与发展》2016,(5)
以玉米秸秆为原料,在300、450℃和600℃下裂解得到3种生物炭,通过批处理实验讨论了溶液初始pH值和裂解温度对玉米秸秆及其生物炭吸附Cr(Ⅵ)的影响,并用吸附动力学模型和等温吸附模型对实验结果进行拟合。结果表明:对于同种吸附材料而言,溶液初始pH值越低,玉米秸秆及其生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量越大;当溶液初始pH值为3或5时,对Cr(Ⅵ)的吸附性能大小顺序为:玉米秸秆生物炭300℃生物炭450℃生物炭600℃;当溶液初始pH=1时,对Cr(Ⅵ)的吸附性能大小顺序为:生物炭300℃玉米秸秆生物炭450℃生物炭600℃,且生物炭300℃对Cr(Ⅵ)的最大吸附量约为141.24 mg·g~(-1)。可见,溶液初始pH值越低,生物炭的裂解温度越低,越有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附。 相似文献
3.
利用生物炭材料的吸附作用回收污水中的磷，作为磷肥应用到土壤进行农业生产是一种简单有效、成本低廉的措施，成为解决环境污染和磷资源紧缺问题的一种潜在方案。该研究采用单因素结合响应面方法优化赤铁矿（H）改性核桃壳生物炭（BC）的制备工艺。通过模型拟合分析了改性生物炭（H-BC）对水中磷（P）的吸附特性，并测试表征探讨其吸附机理。最后，将饱和吸附磷后的改性生物炭（H-BC-P）应用到土壤，采用盆栽试验分析其作为磷肥的效果和潜力。结果表明：核桃壳/赤铁矿质量比为1:1，在850 ℃下热解45 min制得的改性生物炭对磷的去除率达到98.42%，饱和吸附量为15.59 mg/g。H-BC吸附P的过程更符合准二级动力学模型和Freundlich模型，表明该过程是多分子层吸附，化学吸附是限制吸附速率的主要步骤。酸性条件有利于H-BC对P的吸附，从成本角度考虑，H-BC的最佳用量为2.5 g/L。H-BC-P可以改良酸性土壤pH，增加土壤全磷和Olsen-P含量。黄棕壤和红壤中生菜的生物量均有明显增加。研究表明赤铁矿改性生物炭是一种环境友好的磷吸附剂，且吸附磷后的残渣可以作为磷肥应用到土壤。 相似文献
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为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物炭,通过批量吸附实验研究了生物炭种类和生物炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明：水稻秸秆生物炭在添加量为0.4%时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭则显著降低棕壤对磷的吸附量；等温吸附曲线表明,不同生物炭均未改变等温吸附曲线的变化趋势,均可用Langmuir方程和 Freundlich 方程进行描述(R2>0.93),其中 Langmuir 方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为：水稻秸秆生物炭+棕壤>棕壤>花生壳生物炭+棕壤>玉米秸秆生物炭+棕壤；吸附动力学实验表明,不同生物炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R2>0.99),其次为准一级动力模型(R2>0.99)和Elovich动力学模型(R2>0.88)；三种生物炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物炭添加量为≥0.2%时,水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。 相似文献
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为回收沼液中的磷元素，前期研究采用了由镁镧金属离子调控合成的层状双金属氢氧化物（Mg/La0.1-LDO）材料，发现其具有丰富的层间离子和纳米粒子，在磷吸附方面体现了优异性能，但材料回收的分散性及原料成本高等因素降低了其应用价值。该研究利用农作物（水稻、玉米）秸秆固定强化Mg/La0.1-LDO，通过共热解法制备了不同温度（400、500和600 ℃）的秸秆炭镁镧双金属氧化物纳米复合材料（BC-LDO），考察不同条件下制备的BC-LDO对沼液磷的回收能力和机理。结果表明，高温（600 ℃）热解更有助于纳米粒子固定在秸秆炭上，秸秆炭强化镁镧氧化物复合材料（6YBC-LDO）含有丰富的介孔和微孔，更易与磷酸盐结合形成LaPO4沉淀和配体交换形成Mg3(PO4)2内球络合物，6YBC-LDO对磷酸盐具有高度选择吸附性并可多次重复利用，能在30 min内回收沼液中90%的磷，饱和吸附量达366.39 mg/g。将该材料应用于沼气工程沼液磷回收处理中，投加2 g/L吸附剂可去除沼液中90%以上的磷酸盐，表明采用6YBC-LDO处理沼液具有良好应用前景。 相似文献
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为研究利用生物炭在草原矿区土壤铜污染修复中的治理效果,研究在外业调查的基础上借以Cu~(2+)为污染源,沙柳生物炭为吸附材料进行了室内模拟试验,探究沙柳生物炭对Cu~(2+)的吸附性能的研究。结果表明:Lagergren准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Freundlich、Temkim等温吸附模型能够较好地描述沙柳生物炭对溶液中Cu~(2+)的动力学吸附过程(R~20.99)及等温吸附过程(R~20.56),可见沙柳生物炭对溶液中Cu~(2+)的吸附并非单层的吸附,而是复杂的吸附过程。沙柳生物炭对溶液中Cu~(2+)的吸附量最大为19.13mg/g,且在弱酸环境下有利于沙柳生物炭的吸附作用;当吸附16h后,沙柳生物炭对Cu~(2+)的吸附量和吸附率均达到峰值后且不再随吸附时间的延长而增加;沙柳生物炭的吸附量、吸附率与吸附时间、溶液pH值均呈显著正相关关系(p0.05)。 相似文献
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以法国梧桐叶片和枝条为原料在500℃下通过限氧裂解法制成生物质炭,进而采用批量吸附法探究了不同溶液初始pH、吸附时间、溶液初始Pb~(2+)浓度对生物质炭吸附效果的影响,并通过拟合吸附动力学曲线和吸附等温线方法初步研究吸附机理。结果表明,与法国梧桐枝条炭相比,叶片炭矿质元素组成相对较为复杂,官能团种类较丰富。2种生物质炭均在吸附时间为24 h时、初始pH为5时达到最大吸附量,叶片炭的最大吸附量比法国梧桐枝条炭高25.6%。2种生物质炭的动力学吸附过程均符合准二级动力学方程,表明吸附速率主要受化学因素控制;2种生物质炭的吸附等温线更符合Langmuir模型,吸附以单分子层为主,也存在层间扩散的多分子层吸附。综上所述,2种生物质炭均能较好地吸附水溶液中的Pb~(2+),叶片炭的吸附效果比枝条炭更明显,在实际生产中可以将法国梧桐修剪枝和落叶炭化后用于铅污染水体修复。 相似文献
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生物炭颗粒在饱和多孔介质中的迁移与滞留 总被引：2，自引：0，他引：2
生物炭在实际生产实践中具有许多潜在的农业和环境效益,因此受到了越来越多的关注。生物炭在多孔介质中的迁移不仅会影响它在土壤中的归趋,还可能会影响微生物群体及土壤有机质的动态变化以及被吸附的污染物对环境的影响。实验通过柱实验研究了微米级生物炭颗粒在饱和多孔介质中的迁移和滞留特性,主要选取了四种影响生物炭迁移的潜在因素:原材料、裂解温度、背景溶液pH值和离子强度。实验结果显示微米级生物炭在饱和多孔介质中具有一定的迁移能力,但是大部分的微米级生物炭会滞留在饱和多孔介质的表面和孔隙间。生物炭的制备原材料对于生物炭的表面电势特性有较大影响,从而影响了微米级生物炭在饱和多孔介质中的迁移能力。热解温度越高,生物炭的表面电势越大,迁移能力越弱。随着背景溶液离子强度增加和pH值减小,微米级生物炭颗粒在多孔介质中滞留增加,迁移能力减弱。 相似文献
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本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下(300、500、700℃)制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明:生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明:不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始p H下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为p H7p H11p H3和p H11p H7p H3。 相似文献
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准确监测农业干旱是保障粮食安全的基础。针对土壤湿度农业干旱指数(soil moisture agricultural drought index,SMADI)在干旱半干旱地区旱情监测不准确的问题,对SMADI进行了改进,同时修正了改进后的土壤湿度农业干旱指数(modified soil moisture agricultural drought index,SMADIM)的干旱等级划分标准,并从全区与局部尺度、时间和空间尺度、以及对干旱响应的时效性三方面对SMADIM的可靠性进行了验证。结果表明：SMADIM改进了SMADI在低植被覆盖区存在的旱情高估的问题,弥补了SMADI的不足,可用于任意植被覆盖区的旱情监测;SMADIM能够准确捕捉不同时间尺度(年、季、月)和空间尺度(全局、局部)的旱情信息,有效提高了农业干旱监测精度;与植被条件指数(vegetation condition index,VCI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotransp... 相似文献
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[目的]探究宁夏地区干旱时空变化特征及其原因,对于干旱预防与应对决策具有重要意义。[方法]基于宁夏自治区24个气象站点逐日资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)。运用MK非参数检验与反距离权重插值分析了不同尺度下的干旱时空变化,通过Person相关系数分析定量分析了宁夏干旱指数对于大气环流的响应,[结果](1)1982—2020年各尺度SPEI干旱指数经历了增大—减小—增大的过程,并在1990—2010年旱频发。(2)季尺度干旱指数空间分布差异明显,春季干旱频率较大,主要分布在北部的引黄灌区,且中旱、重旱较多,春季、夏季的干旱呈明显加重趋势,秋、冬季则呈湿润趋势,但秋、冬季干旱烈度相对春、夏季更为强烈。(3)ENSO暖事件期间宁夏SPEI值有减小趋势,ENSO冷事件期间SPEI指数有增加趋势,ENSO暖事件期间相对于ENSO冷事件期间更为干旱。(4)宁夏全境受到NAO与AO指数影响明显,无滞后关系,SOI指数滞后4个月与宁夏SPEI值相关性最大,主要影响宁夏的北部地区,PDO指数滞后6个月相关性最为显著,MEI指数滞与ENSO指数分别滞后3个月与5个月相关性最好,但与宁夏地区干旱相关性较弱。[结论]干旱是宁夏的主要气象灾害,分析宁夏地区的干旱的时空变化与大气环流的响应关系,可为宁夏地区的干旱事件预防和气候变化区域适应对策提供参考。 相似文献
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基于泾河流域内外14个国家气象站1971-2019年逐日气象资料,使用降水和潜在蒸散数据得到不同时间尺度标准化降水蒸散指标(SPEI),并结合反距离权重插值(IDW)、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,分析了泾河流域干旱时空演变特征。结果表明:近50年来泾河流域总体较干旱,但年际及春夏干旱趋势有所减轻,干旱事件易发生的季节次序为秋季>春季>夏季>冬季;年干旱在2011年发生突变,春、秋、冬干旱分别在1994年、2010年、1996年发生显著突变(P<0.05);跨越夏秋季的持续性干旱事件发生次数最多,其中秋季持续性干旱事件发生概率最大。研究结果对泾河流域抗旱预警工作以及社会经济发展具有重要意义。 相似文献
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Elevated concentration of atmospheric carbon dioxide will affect carbon cycling in terrestrial ecosystems. Possible effects include increased carbon input into the soil through the rhizosphere, altered nutrient concentrations of plant litter and altered soil moisture. Consequently, the ongoing rise in atmospheric carbon dioxide might indirectly influence soil biota, decomposition and nutrient transformations.N-mineralisation and activities of the enzymes invertase, xylanase, urease, protease, arylsulfatase, and alkaline phosphatase were investigated in spring and summer in calcareous grassland, which had been exposed to ambient and elevated CO2 concentrations (365 and 600 μl l−1) for six growing seasons.In spring, N-mineralisation increased significantly by 30% at elevated CO2, while there was no significant difference between treatments in summer (+3%). The response of soil enzymes to CO2 enrichment was also more pronounced in spring, when alkaline phosphatase and urease activities were increased most strongly by 32 and 21%. In summer, differences of activities between CO2 treatments were greatest in the case of urease and protease (+21 and +17% at elevated CO2).The stimulation of N-mineralisation and enzyme activities at elevated CO2 was probably caused by higher soil moisture and/or increased root biomass. We conclude that elevated CO2 will enhance below-ground C- and N-cycling in grasslands. 相似文献
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气象干旱是农业干旱的驱动因素,研究农业干旱对气象干旱的响应特征对理解干旱演变机制具有重要作用,而以往研究大多忽略了干旱的时空连续特征。该研究以SPEI和aSPI分别表征气象干旱和农业干旱,基于三维干旱识别方法提取2类干旱的历时、面积、烈度、强度、中心以及迁移距离6个干旱特征,分析黑河流域1961-2014年干旱时空连续动态演变特征;提出时空尺度干旱事件匹配准则,确定存在时空联系的气象-农业干旱事件,探讨气象、农业干旱时空响应特征并建立干旱特征响应模型。结果表明:1)从三维视角可准确全面地认识干旱事件时空动态演变过程及区域干旱发展规律,研究区秋冬春连旱一般起源于中游中部,沿东南方向逐渐向上游迁移并消亡,且干旱迁移速率在上游相对较快;2)基于时空尺度的干旱事件对匹配结果能够保证时空尺度上气象、农业干旱的复杂关系更接近实际,为准确分析气象-农业干旱时空响应特征提供保障;3)研究区气象-农业干旱历时、干旱面积和干旱烈度的最优响应模型分别为二次多项式、指数函数和指数函数。该研究为准确评估干旱时空动态演变规律及干旱响应关系提供了新思路。 相似文献
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基于SPEI的1961-2012年东北地区干旱演变特征分析 总被引：5，自引：0，他引：5
基于1961-2012年东北地区65个气象站逐日降水、气温、相对湿度、实际水汽压、风速和日照时数资料,计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,并对SPEI指数评价实际干旱的能力进行验证,采用M-K趋势检验和正交经验分解函数等统计方法,分析近52a东北地区年、季尺度的干旱演变特征.结果表明：SPEI指数可以表征东北地区的干旱特征;1961-2012年,全区年SPEI指数呈现明显的阶段性特征,20世纪60年代后半段、70年代后半段和90年代后半段-21世纪初的3个时段发生了连续干旱,中西部地区是干湿变化异常敏感的地区.东北地区春季干湿状况变化趋势不明显,但在2003年以后出现变湿态势,夏、秋季有不显著的干旱化态势,20世纪90年代中期以后秋季干旱化态势明显增强,黑龙江省西南部和吉林省西部地区秋旱加强态势较其它地区明显;冬季21世纪全区趋于变湿,变湿态势较明显的地区位于吉林省中西部和辽宁省北部. 相似文献
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利用河西走廊1965-2017年21个气象站点逐日气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算不同时间尺度的SPEI,分析河西走廊气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征。结果表明：（1）近53a来河西走廊月、季、年尺度SPEI均呈显著上升趋势,即干旱有显著减弱趋势,但个别站点干旱持续时间较长,其中武威站在2013年持续时长达到11个月;（2）河西走廊四季均存在变湿趋势,且冬季变湿显著,其中春、夏、秋季干旱呈不稳定变化,而冬季在1989年前后发生突变,由干旱向湿润突变;（3）河西走廊干旱的空间分布具有明显的区域特征,干旱区域主要集中在西北部,湿润区域主要集中在南部;（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律具有一致性,轻中旱发生频率远高于重特旱,且年、季尺度重特旱发生相对高频区空间分布特征与轻中旱正好相反。总之,近53a来河西走廊干旱呈减弱趋势,有利于当地的农业生产开展和生态环境改善,但该区域气候变化较复杂,需要注意局部干旱情况。 相似文献
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黄河流域是我国重要的经济地带和生态屏障,水资源匮乏,研究流域的干湿变化对于水资源的合理管理和利用、促进流域的可持续发展具有十分重要的现实意义。运用1966—2015年3个时间尺度(年、半年、季节尺度)的SPEI数据,基于EOF,Mann-Kendall方法研究了全球变暖背景下黄河流域的干湿变化特征,并进行归因探讨。结果表明:在过去的50年中,黄河流域的SPEI有显著的年际波动,但大部分区域的SPEI未有显著的增加或降低的趋势,区域之间的干湿变化具有非同步特征; 黄河流域气温与SPEI相关性弱,SPEI与降水有更好的同步性; 黄河流域夏、秋季节的干旱较冬、春季节严重,中部黄土高原区的干旱事件频率高于黄河流域西部高原和东部平原区。研究表明黄河流域干湿状况存在区域差异,降水是决定SPEI大小的关键因子,异常气候事件—厄尔尼诺在一定程度上会影响流域的干湿状况。 相似文献
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基于SPEI和NDVI的中国流域尺度气象干旱及植被分布时空演变 总被引：13，自引：10，他引：3
近些年中国干旱灾害频频发生且其影响不断加剧,因此探讨干旱对植被生长的影响对农业生产具有重要的意义。该文基于标准化降雨蒸散指数(standard precipitation evapotranspiration index,SPEI),应用Mann-Kendall(MK)趋势分析方法研究了流域尺度的气象干旱格局;利用新一代归一化植被指数(normalized different vegetation index,NDVI)分析了植被的生长状况;并探讨了SPEI和NDVI的相关性,结果表明:1)1982-2012年间,SPEI值在各时间尺度上都呈现为微弱下降趋势,即为微弱的干旱化;在空间上,干旱化趋势主要分布于东北、黄土高原和西南地区,而西北地区则呈现出明显的湿润化趋势;2)全国年及各季(冬季除外)NDVI序列均呈现上升趋势,空间上其下降趋势主要出现在西北内陆和东北地区部分流域,上升趋势则因季节而异;3)在年时间尺度上,SPEI与NDVI的相关分析表明,209个流域中有56个通过正相关检验(P0.05),主要分布在新疆北部、华北以及东北地区,负相关主要分布在秦岭淮河以南地区,气象干旱对植被生长的影响在干旱半干旱地区表现得更加明显。研究结果可为中国流域尺度干旱影响评估提供参考依据。 相似文献