木薯渣基生物质炭对阿维菌素吸附解吸行为研究

为了研究阿维菌素在生物质炭上的吸附动力学,吸附-解吸等温线和吸附热力学特征,通过FTIR分析进一步阐述阿维菌素在生物质炭上可能存在的吸附机制。以木薯渣为原料,在限氧条件下,分别于350、550、750℃制备生物质炭(分别记作MS350、MS550、MS750),并对其理化性质进行表征。结果表明:随着制备温度升高,生物质炭呈现产率降低,pH值、灰分及比表面积增加,芳香性增大、极性减弱等特征;生物质炭吸附阿维菌素呈现先快速后缓慢最后平衡的3个阶段;吸附能力表现为MS750>MS550>MS350,吸附等温线属于非线性L型等温吸附线;解吸等温线结果表明木薯渣基生物质炭吸附阿维菌素存在解吸滞后现象。吸附热力学结果表明随着环境温度的上升,生物质炭的吸附量会得到提升。同时根据吉布斯自由能方程计算,可知生物质炭吸附阿维菌素是物理吸附为主,且是一个吸热的、熵增大的自发反应。孔隙填充效应、π-π电子供受体作用、静电相互作用和氢键作用等可能是阿维菌素在生物质炭上的吸附机制。      

生物质炭源可溶性有机物消减土霉素生物毒性的效应比较

为探究生物质炭源溶解性有机物（DOM）对土霉素生物毒性的影响,采用水溶液和土壤模拟培养方式,研究不同温度（350 ℃、500 ℃、650 ℃）制备的木薯渣基生物质炭中溶解性有机物对土霉素胁迫小白菜（Brassica rapa var. glabra）种子发芽、根伸长和芽伸长的影响。结果表明,DOM350和DOM500分别对水培和土培种子的发芽率呈现促进作用,促进率分别为3.33%和10.00%;生物质炭源DOM对土霉素胁迫种子发芽存在缓解作用（P<0.05）;土霉素胁迫下DOM浓度与小白菜种子芽伸长呈显著相关（P<0.05）;土培条件下,DOM与低浓度土霉素（<34.78 mg/kg）共同促进种子根、芽伸长,对高浓度土霉素（>94.09 mg/kg）存在缓解作用;水培条件下,低浓度DOM对土霉素胁迫种子（B. rapa var. glabra）根伸长呈现缓解作用,DOM浓度与种子芽伸长呈极显著正相关（P<0.01）。     

水溶性有机物对海南砖红壤中残留壬基酚吸附-解吸与迁移行为的影响

采用室内标准批量平衡法和土柱淋溶法研究了2种来源DOM对壬基酚在海南砖红壤中吸附-解吸与迁移行为的影响。结果表明:来源于水稻秸秆(ST)和猪粪(PMC)的DOM(ST和PMC)均能明显抑制土壤对壬基酚的吸附,促进壬基酚从土壤中的解吸,增强壬基酚在土壤中的迁移性。浓度为200 mg DOC/L水稻秸秆DOM(ST2)和猪粪堆肥DOM(PMC2)可分别使土壤中壬基酚吸附的Kf值由对照的21.45减少到9.45和8.35,使壬基酚从土壤中的淋出率由对照中的34.36%,增大到58.34%(ST2)和67.24%(PMC2)。可见农业土壤中DOM可以充当壬基酚的迁移载体,促进它在土壤和水环境中的迁移和扩散,也可促进其生物可利用程度和生物修复速度。且来源于猪粪堆肥的DOM较水稻秸秆DOM更容易与壬基酚相互作用,因此对壬基酚环境行为的影响就更显著。     

生物炭对环丙沙星在热带土壤中吸附行为的影响

以热带农业废弃物甘蔗渣为材料，在3种温度（350、450、550 ℃）下制备不同碳化度的生物炭（分别记为BC350、BC450、BC550），研究其对环丙沙星在砖红壤中吸附-解吸行为的影响。研究结果表明，环丙沙星在砖红壤和添加水平为1.0％的生物炭土壤上的吸附过程可以分为快速和缓慢2个阶段，伪二级动力学模型能很好地描述砖红壤和生物炭土壤吸附环丙沙星的动力学过程（r>0.989，p<0.01）；添加质量浓度分别为0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1.0％的3种生物炭提高了砖红壤对环丙沙星的吸附量，且随着生物炭添加量的增加，吸附量逐渐增加。环丙沙星在生物炭土壤中的吸附-解吸过程能够采用Freundlich模型和Langmuir模型进行较好的拟合（r>0.984，p<0.01）；添加生物炭后土壤对环丙沙星的解吸过程并非吸附的可逆过程，其吸附-解吸过程具有明显的迟滞效应，环丙沙星在生物炭土壤中的解吸滞后指数提高了1.32~1.86倍。生物炭对土壤中环丙沙星有一定的固定作用，环丙沙星在被生物炭土壤吸附后，解吸较为困难，因此可以降低环丙沙星在环境中迁移的生态风险。     

DOMs耦合生物质炭对土霉素的吸附行为研究

以650 ℃下制备甘蔗渣生物质炭（BC650）为研究对象,在模拟自然条件下,在BC650上负载环境中常见的溶解性有机质（DOMs）即小分子没食子酸（GA）和大分子黄腐酸（HA）,并对其性质进行表征;再以典型抗生素土霉素为目标污染物,探究外源DOMs耦合生物质炭对抗生素的吸附性能的影响。结果表明,DOMs的负载提高了生物质炭的比表面积,生物质炭的表面化学性质发生改变;预载DOMs后,生物质炭对土霉素的吸附能力明显降低,且GA负载的抑制作用较HA更为显著,就平衡吸附量而言,HA处理后其下降了10%,而GA的处理使其降低了30%,DOMs的预载对生物质炭吸附抗生素的影响可能是由DOMs处理改变了生物质炭的表面化学性质而致;DOMs负载前后生物质炭对土霉素表现出非线性吸附,氢键作用为主要吸附机制。所得结果可为生物质炭在抗生素污染控制中的实际应用提供重要的理论依据。     

蔗渣基生物质炭的制备、表征及吸附性能

以甘蔗渣为前驱物,采用持续升温限氧法在350、450、550℃温度下制备生物质炭(分别标记为BC350、BC450、BC550),并对其结构和组成进行表征。结果表明,3种生物质炭的产率分别为25.27%、22.28%、18.20%,pH值分别为5.97、6.45、7.96,比表面积为110.52、160.36、298.40 m2/g,阳离子交换量为:42.87、52.69、108.53 cmol/kg。此外,通过对生物质炭进行元素分析,生物质炭中含量最高的是碳元素,通过Boehm滴定测定,生物质炭表面含氧官能团含量随着制备温度的升高而逐渐减少。在3种温度下制备的3种生物质炭对诺氟沙星具有较好的吸附性能,其log(Kf)值大小顺序为:BC550(13.74)BC450(11.47)BC350(4.52)。可用作去除水和土壤中诺氟沙星的吸附功能材料。     

添加生物质炭对酸性茶园土壤 pH 和氮素转化的影响

采用短期（46 d）室内好气培养方法,研究不同茶枝生物质炭添加量对茶园红壤、黄壤 pH 和氮素净转化速率的影响。生物质炭用量设5个水平：H0（0 t·hm－2）、H1（8 t·hm－2）、H2（16 t·hm－2）、H3（32 t·hm－2）、H4（64 t·hm－2）,生物质炭来源为茶树枝条。结果表明：培养结束时,与不添加生物质炭处理相比（H0）,添加生物质炭处理均可提高2种茶园土壤 pH 值,红壤增加0．24～1．20个单位,黄壤增加0．26～1．34个单位,pH 提高幅度与生物质炭用量呈正相关。添加生物质炭后显著降低了茶园土壤氮矿化量、净氮矿化速率和净硝化速率（P ＜0．05）,特别是 NO－3-N 含量,抑制茶园土壤硝化作用,抑制程度随生物质炭添加量增加而增强。红壤茶园土壤矿质态氮含量、净氮矿化速率及净硝化速率要高于黄壤,黄壤茶园土壤矿质态氮表现为净固持;相同添加量的生物质炭对红壤氮素转化的影响大于黄壤。综上所述,短期培养条件下,生物质炭能显著降低茶园土壤矿质态含量,抑制土壤硝化作用,其抑制效果因生物质炭用量和土壤类型而异。     

施用生物质炭对酸性茶园土壤氨挥发的影响

氨挥发是土壤氮素损失的主要因素之一。通过田间试验,研究了施用生物质炭对酸性茶园土壤理化性质及氨挥发的影响,以期为评价生物质炭在茶园土壤中的应用提供科学数据。试验设不施氮肥(对照CK)、单施氮肥(B0N1,225 kg·hm-2)、施8 t·hm-2生物质炭基础上增施氮肥(B1N1)、施16 t·hm-2生物质炭基础上增施氮肥(B2N1)4个处理,施氮量春季追肥、秋季追肥和冬季基肥比例为3︰3︰4,进行了为期1年的观测。结果表明,与B0N1处理相比,B1N1和B2N1处理显著提高了土壤p H值和有机碳含量(P0.05),显著降低了土壤容重(P0.05),全氮量变化不显著(P0.05);与B0N1处理相比,B1N1和B2N1处理土壤铵态氮平均含量降低了5.34%~12.59%,硝态氮平均含量增加了11.02%~36.54%,促进硝化作用。酸性茶园土壤氨挥发量为13.01~40.95 kg·hm-2,氨挥发损失率为7.29%~12.42%,冬季基肥期氨挥发损失量最大;施氮显著增加土壤氨挥发量(P0.05),增施生物质炭则显著降低了氨挥发量(P0.05),降幅为26.25%~28.21%。土壤铵态氮浓度是影响氨挥发的最主要因素,施用生物质炭降低了土壤铵态氮浓度,从而抑制了氨挥发。     

改性稻秸生物质炭对水田土壤及水稻植株Cd2+的钝化效应

采用亚克力管套作法，以稻秸生物质炭(BC)为原料，通过KMnO₄浸渍(BC-Mn)、NaOH碱化(BC-Na)、羟基磷灰石浸渍(BC-H)和FeC1₃浸渍(BC-Fe)4种改性手段制备相应的生物质炭，设置0、0.3和0.6 kg/m²的投加量，以揭示改性稻秸生物质炭对水田土壤及水稻植株Cd²⁺的钝化效应。结果表明：1)在未施加生物质炭的情况下，水田土壤有效态镉含量会随水稻生育期延长而不断累积，当各类生物质炭投加量为0.3和0.6 kg/m²时，与秧苗期相比，水稻成熟期土壤有效态镉含量均有所降低，投加量为0.3 kg/m²时，BC-Mn处理下的土壤有效态镉含量降幅最大，而在投加量为0.6 kg/m²时，改性稻秸生物质炭对土壤有效态镉含量的钝化效应均不如生物质炭原样；2)在投加各类生物质炭后，与秧苗期相比，在水稻成熟期，水田土壤全镉含量均有不同程度降低，其中，效果最显著的为BC-Na处理，土壤全镉含量会随BC-Na投加量的增加而降幅增大；...     

土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱生活史特征的影响

【目的】为评价土壤施用生物质炭在防治农作物害虫中的潜力,观察了土壤施用生物质炭对取食水稻的灰飞虱(Laodelphax striatellus)发育和生殖的影响。【方法】开展室内盆栽试验,采用生物质炭种类(玉米、水稻和小麦秸秆)与添加量(0、30和50 g/kg)的2因素×3水平组合处理土壤,种植水稻苗、接种灰飞虱,观察灰飞虱的发育和生殖表现。【结果】1)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱若虫历期,当施用玉米或水稻生物质炭时,不同添加量之间的若虫历期无显著差异;当施用小麦生物质炭时,添加30 g/kg生物质炭处理下的若虫历期比对照(18.70±0.30 d)延长1.54 d。2)生物质炭种类与添加量没有显著互作影响雌成虫寿命。添加量不影响,但生物质炭种类具有显著影响,施用玉米或小麦生物质炭处理雌成虫寿命比水稻生物质炭处理雌成虫寿命(23.70±0.48 d)分别延长2.13 d或3.10 d。3)生物质炭种类与添加量互作影响灰飞虱雌虫终身产卵量,施用生物质炭使生殖力下降,但下降幅度随生物质炭处理不同而异,当添加30 g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理下的雌虫终身产卵量(176.40±6.84粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别多22.80粒或18.95粒;当添加50 g/kg生物质炭时,施用玉米生物质炭处理的雌虫终身产卵量(140.30±3.26粒)比施用水稻或小麦生物质炭处理分别少16.90粒或21.60粒。【结论】施用生物质炭可减弱灰飞虱的生殖力,减幅随生物质炭种类与添加量的不同而异。     

甘蔗皮生物炭对苯酚的吸附特性研究

为使甘蔗皮得到资源化利用,本研究采用慢速热解技术于400、500、600℃条件下制备生物炭吸附剂(BC400、BC500、BC600),以去除废水中的苯酚。吸附试验结果表明,废水中苯酚的初始浓度、生物炭的制备温度、吸附温度和时间等因素均能影响甘蔗皮生物炭对苯酚的吸附效果。3种温度制备的生物炭对苯酚的吸附能力表现为BC600>BC500>BC400。35℃下苯酚初始浓度为50 mg/L,生物炭BC600吸附300 min后苯酚的去除率可高达96%,生物炭对苯酚的等温吸附线符合Langmuir模式和Freundlich模式。      

利用聚酰胺树脂分离纯化马铃薯皮中的黄酮类物质

利用聚酰胺树脂分离纯化马铃薯皮中的总黄酮,通过静态吸附试验和动态吸附试验研究了各因素对黄酮类物质的吸附及解吸附影响。结果表明,静态洗脱过程中,调节pH值为6左右,温度为30℃左右,振荡4 h后静置24 h,并采用浓度为70%乙醇作为洗脱液,即能获得最佳工艺;采用20 g聚酰胺树脂装层析柱的动态洗脱过程中,径高比为2.0/10.0(cm/cm),以70%乙醇作为洗脱液,即能获得动态的最佳工艺。     

土霉素胁迫下小白菜种子萌发对橡胶废水沼液的响应

为认识橡胶废水沼液中外源溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)对抗生素污染生物效应的影响,本文采用水培和土培两种方法研究土霉素(oxytetracycline,OTC)对小白菜种子的萌发效应,在此基础上探讨外源DOM输入后土霉素对小白菜发芽率和胚根、芽伸长的影响。结果表明:(1)水培中DOM促进种子萌发,土培中抑制萌发;土霉素在水培0~50 mg/L、土培0~100 mg/kg胁迫下小白菜种子发芽率影响差异不显著;(2)在水培中,外源土霉素浓度与小白菜的胚根、芽长抑制率之间均呈显著正相关性;在土培中,外源性土霉素浓度与小白菜的胚根、芽长抑制率呈显著负相关性;(3)在水培和土培中,与对照组相比,DOM对小白菜的胚根伸长和芽伸长均起促进作用,水培促进率最高达55.05%,土培促进率最高达27.46%;(4)水培条件下,土霉素与DOM共存时对小白菜胚根伸长的抑制作用更明显;土培条件下,土霉素与DOM共存时,低浓度的DOM促进小白菜的胚根伸长,随着浓度的升高,促进作用下降。     

两种菌剂对木薯秆基质发酵效果的影响

为了研究嗜热菌和有机废物发酵菌曲对木薯秆基质化的影响,本试验对6种不同处理(木薯秆、木薯秆+嗜热菌、木薯秆+有机菌曲、木薯秆+鸡粪、木薯秆+嗜热菌+鸡粪、木薯秆+有机菌曲+鸡粪)的木薯秆基质在发酵腐熟过程中的各项理化指标[堆温、总碳(TC)、总氮(TN)、碳/氮(C/N)、pH值、全K(TK)、全P(TP)、电导率(EC)及其他各项物理性状]进行了研究。结果表明,两种菌剂的添加均能加快木薯秆基质的腐熟,但不同处理间腐熟速度有一定差别;两种菌剂的添加对木薯秆基质发酵效果的影响差别不大;发酵结束后,木薯秆基质的各项理化指标完全达到理想基质的要求。因此,两种菌剂可以在木薯秆基质化中进一步研究和应用。     

生物炭对土壤化学性质及水稻苗期生长的影响

研究表明,采用盆栽法,在土壤中添加油菜秸秆生物炭可极显著提高土壤的pH值和有机质含量,但对土壤全氮、碱解氮含量无显著影响;添加生物炭可显著或极显著增加水稻的根系活力、总根长、总根表面积、总根体积、分蘖数、叶面积、叶片叶绿素含量以及水稻各部位（根、茎、叶）干物质量。综上,添加生物炭有利于改善土壤肥力,进而促进水稻苗期根系和地上部生长。     

秸秆还田对玉米产量和土壤团聚体组成及有机碳分布的影响

研究秸秆还田对土壤团聚体组成、有机碳分布及玉米产量的影响,为秸秆合理利用与土壤培肥提供科学依据。采用田间定位试验的方法,研究秸秆还田(SNPK)和生物炭还田(BNPK)处理对玉米产量,土壤团聚体组成及其有机碳分布的影响。结果表明,与常规施肥相比,SNPK和BNPK处理4年后玉米产量分别提高6.95%和4.83%;SNPK和BNPK处理均提高了0~20 cm土层2 mm团聚体含量,降低0.25 mm团聚体含量,均降低21~40 cm土层中2 mm团聚体含量;SNPK处理提高0~20 cm土层有机碳含量14.11%,BNPK处理对土壤有机碳提高不明显,二者均提高0~20 cm土层中0.25~1 mm和0.25 mm粒级中的有机碳含量;SNPK处理明显提高0~20 cm土层2 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率,BNPK处理对各粒级团聚体对有机碳的贡献率影响不明显。长期秸秆还田和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布,有利于土壤结构的形成,提高土壤固碳能力,增加玉米产量。     

施生物炭和有机肥对白浆土理化性质和玉米产量的影响

分析施不同量生物炭（C0、C1、C2、C3）及有机肥（OM）对白浆土理化性质及玉米产量的影响。两年试验结果表明,与常规对照（C0）相比,施15 000 kg/hm²生物炭（C1）对玉米增产不显著,施用高量生物炭（C2、C3）和有机肥均增产,最高增产31.3%,C2与C3处理的产量差异不显著。与常规对照相比,施生物炭可显著提高土壤pH值、有机质、全N、有效钾的含量,且随着施用量增加,提高幅度增加;施有机肥增加了土壤有机质和全氮含量。施生物炭可显著降低土壤交换性H⁺和交换性Al³⁺含量,施有机肥对其降低效果不显著。施生物炭以30 000 kg/hm²改良白浆土效果最佳;从经济效益考虑,施用有机肥更适宜推广应用。