生物炭的理化参数主要包括:全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等;结构表征主要包括:表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异,生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性,进而使其拥有不同的环境效应[。目前,国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。生物质炭具有多孔结构,提供了大量的吸附位点,能够高效吸附重金属离子。河北环境修复生物质炭培养方法
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。广东环境修复生物质炭丰度控制减少化肥使用量,生物质炭促进农业可持续发展。
生物炭具有高的吸附能力。生物炭的孔隙结构能降低土壤容重、降低土壤密度,生物炭具有较大的比表面积和较高表面能,有结合重金属离子的强烈倾向,因此能够较好地去除溶液和钝化土壤中的重金属。李力等的镉去除实验中BC350和BC700两种玉米生物炭的比表面积分别为7.72m2/g和120m2/g,结果显示BC700对Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率远小于BC350,吸附效果更好;刘玉学等研究比表面积为81.8m2/g、总孔容积为0.080cm3/g的稻秆炭和比表面积189.6m2/g、总孔容积为0.175cm3/g的竹炭对小青菜及其土壤的影响,结果显示生物炭的施入能降低土壤容重。
研究表明制备温度对生物炭的吸附有很大的影响,因为随着制备温度的升高生物炭的比表面积增大,碳含量增加而氧含量降低,O/C降低,生物炭的亲水性和极性降低,对水分子的亲和力降低,对疏水性污染物的吸附增强。因此表现为比表面积越大吸附作用越强。有研究将裂解温度与生物炭比表面积的相关性进行了分析,发现它们呈正相关,相关系数为0.48,即裂解温度的升高可以增加生物炭孔隙度和比表面积,这与之前的研究结论一致。这是因为温度升高,孔结构及复杂性降低,导致比表面积增大。吸附土壤中的农药,生物质炭减少农药对环境的污染。
生物质炭孔隙结构发达,进入土壤后与土壤矿物颗粒结合而促进土壤团聚体形成,有效改善土壤结构,促进植物根系生长及其养分、水分吸收,既增强抗倒伏能力,又提高植物抗旱、抗盐等抗逆性。一些研究发现,施用生物质炭后,植株抗病能力提升,如水稻穗颈瘟和稻曲病率降低。生物质炭还能通过提高土壤微生物多样性降低烟草青枯病发病率。在长期种植人参的土壤中施用生物质炭,可抑制由连作障碍引起的根腐病的发生,人参产量增加27%,主要品质指标皂苷含量提高86%。施用生物质炭后叶菜类蔬菜体内硝酸盐含量大幅降低。在重金属污染土壤中,施用生物质炭虽然无法将有毒元素从土壤中去除,但是可大幅度降低污染物的溶解性和植物可利用性,進一步抑制有害金属元素向植物体内转移,从而降低重金属在可食部分中的含量。许多研究还发现,生物质炭能够降低农药在土壤中的残留量,进一步提升土壤健康水平。因此,生物质炭农田施用是健康生产的绿色技术。耐旱性增强,生物质炭帮助作物在干旱条件下依然茁壮。中国台湾油菜生物质炭怎么制作
如何才能生产出好的生物炭:好的生物炭必须具有两个条件:一是在无氧条件下裂解;二是裂解必须完全。河北环境修复生物质炭培养方法
.生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成,可以替代化肥施用,同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥,施用成本与普通复合肥相当,对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间,我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验,共有150个试验点,包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示,与普通复合肥相比,生物质炭基肥施用下,各种作物的增产幅度为0.5%~33.3%,其中小麦增产比较高(平均10.8%),其次是水稻(9.8%),大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年,生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减排效果,但作为一种新型肥料,生物质炭基肥替代化肥尚需要解决市场机制问题。河北环境修复生物质炭培养方法