上海环境修复生物质炭技术的应用

生物质炭含有发达的孔隙，施用于土壤，可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙结构，促进作物根系生长，增强植株对水分和养分的吸收能力，进一步提高作物对不良环境的适应能力。同时，生物黑炭含有丰富的有机大分子，与肥料配施情况下，明显提高土壤对NH4＋—N的吸附与固持作用。同时，可在作物生长期间持续释放氮素，保障作物生长的需求。研究表明，旱地土壤施用小麦秸秆生物质黑炭20～40吨/公顷，土壤有机碳分别增加了25%～42%，土壤容重降低0.17～0.28克/厘米3，每千克氮肥增产由对照的1.25千克提高到2千克以上，玉米产量增加了10%～18%。生物质炭施用下，作物根系发达，植株坚挺健壮，抗病少虫，强降雨下不易倒伏，可明显减缓或规避气候变化引起的虫害、倒伏和旱灾。因此，生物质炭的农业利用是一种保障作物生产的稳产增产、实现资源循环高效利用的新型技术生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动，从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。上海环境修复生物质炭技术的应用

生物炭的含碳量随炭化温度的不同而发生改变，生物炭性质也受到制备温度、加热速率、通气条件等条件的影响，以温度影响较大。随制备温度的升高，生物炭产量下降，但其碳含量、灰分含量、比表面积以及孔隙度却随着温度的升高而升高。裂解温度与生物炭碳、灰分含量呈正相关，相关系数分别为0.17和0.28。随着裂解温度的升高，生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈极负相关，相关系数为–0.77。因为热裂解温度增高，易热解含碳化合物残留降低，生物炭中难分解碳物质比例相应增高，固定碳含量增大，继而碳含量增多。热裂解温度升高，有机物损失增大，灰分在生物炭中含量相应增大，由1404植物营养与肥料学报22卷于灰分是碱性物质，生物炭pH因生物质热解温度增高而提高。生物炭碳含量高意味着被氧化为无机灰分的部分减少，反之亦然。中国香港污泥生物质炭购买生物质炭具有高度稳定性和较强的吸附性能。

用秸秆制备的活性炭，由于对铜离子有较好的吸附作用，已经用于处理废水中的铜离子。以椰子壳为原料制备的活性炭，也已经用于对蔗糖溶液进行脱色。之前，许多工厂都是用二氧化硫对糖液进行脱色处理，带来了环境污染。而椰壳活性炭具有毛细孔分配均匀和吸附力强的特点，且可多次使用，既经济又环保。稻壳制备活性炭的工艺简单、成本低，对中伤害人体健康的焦油、烟气中烟碱有良好的吸附作用，可以用来去除这些有害物质。城市污水中的污泥也可以用作生产活性炭的原料，并且污泥活性炭已用于对染料废水进行脱色。此外，污泥制成的活性炭还可作为填充剂和着色料，用于聚氯乙烯防水卷材、聚乙烯塑料管材以及橡胶密封垫圈、橡胶输送带等制品的生产，提高这些制品的性能。

有研究表明，裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高，生物炭的pH值增加，这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量；裂解温度与生物炭CEC呈正相关，这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分，进而增大了生物炭的CEC。另外，有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析，结果显示pH值和CEC呈正相关，相关系数为0.26。生物炭呈碱性，能够明显提高土壤pH，改变土壤质地，增大盐基交换量，从而引起土壤CEC增加，影响植物对营养元素的吸收效果生物炭多孔状、容重低、粘性小，能够降低粘质土壤的容重和硬度，改善土壤板结，提高土壤的透气性。

热解过程中，生物质原料的结构基本印记在了生物炭中，对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中，质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生，导致矿物及碳骨架形成，并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体，但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积，微孔的含量与比表面积呈正相关。生物质炭对作物产量的总体效应，结果表明生物质炭能平均增产13%。中国香港污泥生物质炭购买

生物质炭措施对于粮食增产和固碳减排有一定的潜力，但需以清洁高效的生物质炭制备技术为前提。上海环境修复生物质炭技术的应用

生物炭密度低，呈碱性，吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭，土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3，田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%，田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭，连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁（Fe）、锰（Mn）和铜（Cu），但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t，6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%，31%和55%，土壤阳离子交换量（cationexchangecapacity-CEC）分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+，NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算，每增加CEC1cmolkg-1，可增加K+吸持0.68t/ha，或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温，提高土壤比较低温，减小土壤温度变幅。上海环境修复生物质炭技术的应用