木薯渣基生物质炭对水中Cd2+ Cu2+的吸附行为研究

以木薯渣为原料,制备不同温度(350、450、550℃)的生物质炭(BC350、BC450、BC550),对其性质进行表征,探究吸附时间、溶液初始浓度、温度、p H对生物质炭吸附Cd~(2+)、Cu~(2+)作用的影响。结果表明:生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附平衡时间随着生物质炭热解温度的升高而缩短,伪二级动力学模型能较好地描述吸附动力学特性(R20.983)。吸附等温线符合Freundlich模型和Langmuir模型,但Freundlich模型拟合的线性更好,R2分别在0.951~0.998和0.992~0.998之间,说明生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附为多层吸附。lg KF值表示吸附能力,随生物质炭热解温度的升高而增大,说明BC550吸附效果最好,对Cd~(2+)、Cu~(2+)的最大吸附量分别为15.55和5.44 mg·g-1。生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附具有自发的特性,吸附量随p H的增加先增加后下降,最适p H分别为5.5和6.5。     

牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

为有效去除水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+),以牛粪和核桃壳为原料,在不同热解温度下制取生物炭,采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附效果和动力学特性,通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比,探究其吸附机理。结果表明:生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素,牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好,700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好;生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附符合Langmuir方程;700℃制备的牛粪生物炭(DM700)对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量分别为117.5 mg·g~(-1)和59.4 mg·g~(-1),其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,符合准二级动力学方程;吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd~(2+)、Zn~(2+)间发生离子交换和络合反应,Cd~(2+)、Zn~(2+)被吸附后进一步生成CdCO_3和Zn_3(PO_4)_2沉淀。这说明,DM700具备作为水溶液中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附剂的潜力,本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。     

不同生物质炭对铅污染淡灰钙土的性质与铅形态变化的影响

通过盆栽试验研究了Pb污染淡灰钙土中施加不同量鸡粪衍生生物质炭(CBC)和油菜秸秆衍生生物质炭(RBC)后,土壤性质变化及基于BCR 4步连续提取法的土壤Pb形态转化特征,并通过逐步回归分析探讨了土壤性质变化与Pb形态转化间的相关性。结果显示:随生物质炭施加量的增加,Pb污染淡灰钙土中Pb形态向更稳定态转化,CBC(RBC)施加量为15%时,酸可提取态Pb百分含量分别下降17.04%(12.3%)。当生物质炭处理水平在10%以下时,RBC施入Pb污染淡灰钙土后对Pb的固定作用更加明显;施加量10%以上时,CBC施加后对Pb的固定效果更占优势。随CBC施加量的增加,土壤p H值、碳酸盐含量、有机质含量显著增加(最大增幅分别为11.36%、6.7%、419.13%),并与Pb形态转化相关性显著(P0.05);随RBC施加量的增加,土壤p H值显著增加(最大增幅10.99%)是影响酸可提取态Pb转化的重要因素,而有机质含量显著增加(最大增幅1 334.56%)对铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态Pb的转化影响显著。由于土壤p H过大会降低土壤质量,建议RBC施加量在10%以内,而CBC的施加量应小于5%。     

玉米秸秆生物炭对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附特征与机制

以玉米秸秆为原料,在350℃、低氧条件下热解制备生物炭,考察了吸附时间、重金属离子的初始浓度、溶液的初始p H值等因素对生物炭吸附Pb~(2+)、Cu~(2+)特征的影响。结果表明,准二级动力学方程能很好地反映低浓度条件下玉米秸秆生物炭对单一、复合污染溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附过程,玉米秸秆生物炭对单一、复合污染溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附以化学吸附为主。Langmuir模型能够更好地描述单一污染条件下玉米秸秆生物炭对Pb~(2+)的吸附行为,而对于单一污染条件下Cu~(2+)以及复合污染条件下Pb~(2+)、Cu~(2+)离子的等温吸附,Freundlich模型明显优于Langmuir模型。当溶液p H值从3上升到4时,玉米秸秆生物炭对单一污染条件下Pb~(2+)的去除率明显增加,当溶液的初始p H达到6时玉米秸秆生物炭对单一、复合污染条件下Pb~(2+)、Cu~(2+)离子去除率的增长趋势逐渐平缓。通过连续解吸试验发现,不同初始浓度下(0~400 mg/L)各种吸附方式对吸附总量的贡献率会不断变化,低浓度条件下以氢键吸附为主,随着初始浓度的上升,物理吸附的贡献率不断升高,取代了氢键吸附的主导地位。     

不同原料和热解条件制备的生物炭的性质及其对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附效果

针对愈发严重的水体重金属污染,通过灌溉重金属流入农田严重影响农产品质量安全的问题,以南方区域农业废弃物水稻秸秆(RSC)、谷壳(RHC)和中药渣(HRC)为原料制备生物炭,研究不同原料、不同热解温度(300,500,700℃)、不同热解时间(2,3,4 h)条件下制备生物炭的理化性质及其对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果。结果表明,热解温度对生物炭的理化性质及其对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果存在显著影响,而热解时间对其无显著影响。生物炭的灰分含量、pH和P含量均随着热解温度的升高而显著增加,产率和N含量显著降低;生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和去除率随着热解温度的升高显著提高;生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量与其本身的灰分含量、pH以及P含量存在显著的正相关性。3种原料制备的生物炭对重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果由大到小总体表现为:RSC、RHC和HRC,且对Cd~(2+)的吸附效果大于Cu~(2+)。综合来看,热解温度为700℃时制备的RSC对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果好,最大去除率分别达99.88%和99.14%。     

红壤和潮土添加不同生物质炭后等温吸附磷酸盐的变化

为了解不同生物质炭对土壤等温吸附磷酸盐的影响,选取桃木、花生壳和玉米秸秆,在300和500℃下通过慢速热裂解制备生物质炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%质量比加入到红壤和潮土中,经过4次干湿交替平衡后,加入系列磷酸盐溶液,测定其等温吸附特征。结果表明:1)所有土壤磷酸盐等温吸附行为均可用Langmuir方程进行拟合,添加活性炭均降低了红壤和潮土的等温吸附参数,而添加生物质炭显著地提高了红壤磷酸盐最大吸附量(q_m),q_m值平均提高了11%;但潮土的q_m值显著降低,平均降低了30%,而K_L(Langmuir等温吸附常数)和最大缓冲容量(MBC)平均分别提高了179%和69%。这说明生物质炭对磷酸盐等温吸附的影响不仅取决于土壤属性,而且与生物质炭特性及其用量也存在一定的联系,q_m值与K_L及MBC值之间的关系就反映出这种复杂性,相关的机理还有待进一步研究。     

银中杨、玉簪落叶生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)吸附的影响因素

为探讨银中杨、玉簪落叶所制备生物质炭对水体Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附规律的差异及影响因素,采用限氧裂解法将银中杨及玉簪落叶制成生物质炭,并以此为吸附载体研究其在不同初始离子质量浓度、pH值、Na+浓度及接触时间等因素影响下对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)的吸附。结果表明:随着初始Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)质量浓度的增加(0~800 mg·L~(-1)),落叶生物质炭对相应重金属离子的吸附量也增加。将初始质量浓度设置在0~200 mg·L~(-1),生物质炭对3种金属离子的吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+),然而,将初始离子质量浓度提升至300~800 mg·L~(-1),吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);溶液pH值由2增至8,可使Pb~(2+)和Cd~(2+)在生物质炭表面的吸附率得到迅速提升,然而,生物质炭对Cr~(6+)的吸附率在整个pH值变化范围则呈渐趋降低的趋势;随着Na+浓度增加(0~0.6 mol·L~(-1)),落叶生物质炭对3种金属离子所表现的吸附规律各不相同,其中,对Pb~(2+)的吸附量先下降而后渐趋升高,对Cd~(2+)的吸附量逐渐下降,而对Cr~(6+)的吸附量则表现为先增加而后下降。Na+离子浓度由0 mol·L~(-1)提升至0.6 mol·L~(-1)可使生物质炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低16.8%和97.1%,相反,对Cr~(6+)吸附量却有所促进,使其增加55.6%;生物质炭对初始质量浓度为400 mg·L~(-1)的Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附的数量随接触时间延长(0~1 440min)而逐渐增加,相同条件下由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附主要以电性吸附为主,而专性吸附则为生物质炭吸附Cr~(6+)的主要机制。     

玉米秸秆生物炭对溶液体系中不同重金属离子的吸附特性

为探究在废水处理中针对不同重金属吸附特征选择合适的生物炭修复方案,以玉米秸秆为原料,在300和500℃下热裂解得到2种生物炭,通过试验模拟研究生物炭在单组分溶液体系和多种重金属离子的混合溶液体系中,对不同重金属离子的吸附能力,并用等温吸附模型对试验结果进行拟合。研究结果表明:1)对于同种重金属而言,500℃下得到的生物炭的吸附能力更强;2)对于同种吸附材料,单组分与多种重金属离子的混合溶液中对重金属离子饱和吸附量的顺序均为:Ni ~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)Cu~(2+);3)但在多种重金属离子的混合溶液体系中金属离子浓度较高条件下,离子之间的相互作用影响生物炭吸附能力;同时Cu~(2+)和Pb~(2+)2种离子具有较高的吸附量,竞争力更强。     

生物质炭对重金属污染土壤中汞的赋存形态及运移分配的影响

以不同用量生物质炭修复汞污染土壤为研究对象,通过盆栽方法采用BCR 3步连续提取法对土壤中Hg的赋存形态、生物可利用性及分配规律进行研究,探讨生物炭对褐土土壤Hg污染的控制效果。结果表明,生物质炭施用后明显提高了土壤p H值,平均每添加1%的生物质炭,可提高土壤p H值0.17个单位;生物质炭的添加改变了土壤中各形态Hg的分配,可有效降低水溶态Hg含量,提高残渣态和有机结合态Hg含量。平均每添加1%生物质炭,可降低重金属Hg生物有效性0.583μg/kg,说明生物质炭的添加对重金属污染土壤Hg的运移分布及赋存形态具有明显的影响,随着生物质炭添加量的增加,重金属Hg被钝化在土壤中,有效降低了植物体内、淋溶液以及挥发至大气中的重金属Hg的含量。生物质炭具有修复和改良重金属污染土壤的特征。     

不同生物质炭对污灌区土壤铜形态及玉米吸收转运富集的影响

【目的】研究菌糠生物质炭对污灌区土壤重金属铜形态及玉米吸收转运富集的影响,横向比较3种菌糠生物质炭和玉米秸秆生物质炭及水稻稻壳生物质炭对其效果的优劣。【方法】通过盆栽试验,对施用5种生物质炭的山西某污灌区土壤中重金属铜形态及玉米各部位重金属铜含量和玉米各部位对重金属铜元素转运及富集系数进行分析。【结果】5种不同生物质质炭处理土壤中可交换态铜含量均低于空白对照,其中灵芝菌糠生物质炭处理土壤中可交换态铜含量最低,为1.005 mg/kg,比空白对照降低31.4%;土壤中碳酸盐结合态铜含量比空白对照均为减少,猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中碳酸盐结合态铜含量减少量最多,数值降到5.91 mg/kg,比空白对照降低40.65%;除了猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量比空白对照升高2.25%之外,其余4种处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量均有所下降;有机结合态铜含量变化不一致,残渣态铜含量比空白对照均有所上升,上升最多的是猴头菇菌糠生物质炭处理的土壤,含量为104.55 mg/kg,比空白对照增加15.76%;各处理之间玉米对铜元素的转运系数均小于1,不同处理玉米对铜的富集系数变化均不统一。【结论】5种不同生物质炭均可以增加土壤中非活性态重金属铜含量,并降低活性态铜含量,为有效利用生物质炭、降低重金属污染土壤中铜的有效性提供一定的科学依据。     

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd2+吸附性能研究

为改善稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性，成功制备了壳聚糖改性稻壳炭（C-BC）和铁锰改性稻壳炭（FM-BC），表征了各稻壳炭的基础理化性质，包括比表面积分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射表征（XRD），进行了动力学吸附实验和等温吸附实验，并在不同pH和投加量条件下，研究了改性生物炭对Cd²⁺的吸附量和去除率。结果表明：两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积； FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团，此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变；两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd²⁺动力学吸附特征均符合准二级动力学模型，颗粒内扩散模型均分为3个阶段，对Cd²⁺等温吸附特征均符合Langmuir模型； C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^-1和16.25 mg·g^-1，是BC （14.97 mg·g^-1）的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加，C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加，且始终高于BC；随着投加量的增加，C-BC和FM-BC的Cd²⁺去除率逐渐增加，而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，均以单分子层化学吸附占主导，C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC，适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd²⁺吸附效果。     

BS+DT和BS+SDS复配修饰红壤对Cd2+吸附的比较

为了比较两性-阳离子和两性-阴离子复配修饰可变电荷土壤对Cd~(2+)吸附的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DT)和阴离子型表面修饰剂十二烷基磺酸钠(SDS)分别对十二烷基二甲基甜菜碱(BS)两性修饰红壤进行复配修饰,以批处理法研究各供试土样的等温吸附及热力学特征,并对比了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:阳、阴离子对两性修饰红壤的复配修饰具有相反的效应,BS+DT复配修饰红壤对Cd~(2+)吸附量随DT修饰比例的增加而减小,BS+SDS复配修饰红壤对Cd~(2+)的吸附量随SDS修饰比例的增加而增加。供试土样对Cd~(2+)饱和吸附量呈现出BS+SDSBSCK(红壤)BS+DT的规律,Sips模型能够较好地描述Cd~(2+)在各供试土样上的吸附机制。各供试土样对Cd~(2+)的吸附均呈现出吸热、熵增、自发的特征,低离子强度和高pH有利于Cd~(2+)的吸附。可变电荷土壤表面负电荷数量较少是造成阳、阴离子复配修饰对Cd~(2+)吸附差异的关键因素。     

猕猴桃木生物质炭对溶液中Cd2+、Pb2+的吸附及应用研究

为探讨生物质炭对废水中重金属的吸附性能,以猕猴桃修剪枝为原料制备生物质炭,通过静态吸附法研究了其对复合溶液中Cd²⁺、Pb²⁺的吸附,探究了溶液初始浓度、吸附时间、pH值及生物质炭投加量对溶液中Cd²⁺、Pb²⁺吸附效果的影响,同时采用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）对吸附前后的生物质炭结构进行了表征,并讨论了其对养殖废水和垃圾渗滤液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能力。结果表明：猕猴桃木生物质炭具有多孔结构和多种表面官能团。Cd²⁺、Pb²⁺的最优吸附条件是pH为4~6,120 min吸附达到平衡,最佳投加量分别为4.0、3.0 g·L^-1,最大吸附量分别为9.35、65.9 mg·g^-1。生物质炭对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附过程用准二级动力学方程能较好地描述;在25℃条件下,生物质炭对Cd²⁺的吸附用Langmuir方程能更好地描述,其理论最大吸附量达13.1 mg·g^-1,而生物质炭对Pb²⁺的吸附过程用Freundlich方程能更好地描述。猕猴桃木生物质炭可作为处理轻度重金属复合污染废水的吸附剂。     

纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

为探讨纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺单一及复合溶液的吸附特性,通过静态吸附实验,针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨,应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明,纳米Fe₃O₄负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m²·g^-1,表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加,芳香性增强,等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L^-1为合理吸附剂用量,pH为5.0时,吸附效果最好,吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高,吸附主要是化学吸附,吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用,Pb²⁺、Cd²⁺的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe₃O₄负载酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的最大吸附量（Q_m）分别达42.54 mg·g^-1和25.79 mg·g^-1,为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍,复合溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的Q_m分别为单一溶液的65.16%和54.21%,这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明,纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附能力,且Pb²⁺的吸附性能及吸附竞争性优于Cd²⁺。     

氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd²⁺的吸附响应,本文利用H₂O₂对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次,利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法,分析老化前后生物炭对Cd²⁺的吸附及响应机理。结果表明：玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀;经过H₂O₂老化后H/C、O/C和（O+N）/C的原子比逐渐升高,使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强;老化1次（OYM1）、2次（OYM2）、3次（OYM3）后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放,碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭（YM）分别降低了48.23%、95.04%、95.74%;不同处理生物炭对Cd²⁺的最大吸附量表现为： YM（12.42 mg·g^-1） >OYM1（5.98 mg·g^-1） >OYM3（3.88 mg·g^-1） >OYM2（3.61 mg·g^-1）,说明老化作用抑制了其对Cd²⁺的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中,生物炭的老化促进无机组分发挥作用,吸附性能减弱,在进行土壤及水污染修复时应合理使用。     

腐植酸和巯基改性生物炭对水中Cd2+的吸附性能和机制研究

本研究以水稻秸秆为原料制备生物炭（BC300），通过使用腐植酸和3-巯丙基三甲氧基硅烷（3-MPTS）丰富其表面官能团，得到腐植酸改性生物炭（HBC300）和巯基改性生物炭（SBC300）两种改性生物炭，分析改性生物炭对Cd²⁺的吸附能力，借助FT-IR、XPS和Boehm滴定等表征手段和密度泛函理论（DFT）计算探究改性生物炭的理化性质及官能团对吸附Cd²⁺的作用。结果表明：改性过程改变了生物炭的理化性质，HBC300表面增加了COOH和OH官能团，而SBC300表面COC、CO和SH官能团增多。通过丰富其生物炭表面官能团提升了生物炭对Cd²⁺吸附反应速率和吸附性能，表现出改性生物炭在水中去除Cd²⁺的潜力。其中，SBC300对Cd²⁺吸附效果最佳，其最大平衡吸附容量为49.5 mg·g^-1，但吸附反应速率小于HBC300，符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。表征数据及DFT计算拟合数据结果表明，生物炭表面修饰官能团加快了对Cd²⁺吸附反应速率，但COC和CO官能团限制了SBC300对Cd²⁺的吸附反应速率。     

生物炭对铝富集酸性土壤的毒性缓解效应及潜在机制

【目的】红壤铝毒是土壤改良持续关注的问题之一。生物炭因其自身的理化和生物学特性,为探索解决该难题提供了新的思路和途径。论文通过在红壤中添加外源铝并种植作物,研究生物炭对铝富集土壤铝毒的缓解效应及潜在机制。【方法】选用酸性红壤做盆栽试验,种植小白菜,添加花生壳生物炭和外源铝,设置CK(0C+0Al)、C(2%C)、Al(1 mmol·L~(~(-1))Al)、C+Al(2%C+1 mmol·L~(~(-1))Al)4个处理,分析生物炭对铝富集红壤不同活性铝及作物生长的影响。【结果】铝毒会显著抑制小白菜的出苗,且加重红壤小白菜生长受抑制的情况,降低小白菜的生物量,同时,铝毒会显著提高小白菜铝含量。而施用生物炭能缓解铝毒对小白菜的抑制影响,显著改善小白菜的生长状况,降低小白菜铝含量,C+Al处理小白菜铝含量较Al处理降低89.4%。铝毒会显著降低红壤的pH,Al处理红壤pH较CK处理降低了0.36个单位,而施用生物炭能显著提高土壤pH,C+Al处理土壤pH较Al处理上升0.62个单位。Al处理较CK处理土壤活性铝含量上升276.4μg·g~(-1),远大于添加量(27μg·g~(-1)),而施用生物炭能显著降低土壤活性铝含量,C+Al处理较Al处理下降14.9%。此外,Al处理交换性Al~(3+)含量较CK处理上升23.1%,施用生物炭后,C+Al处理交换性Al~(3+)含量较Al处理下降46.5%。CK与Al处理土壤活性铝形态主要以具有生物毒害性的交换性Al~(3+)为主,C与C+Al处理土壤活性铝形态主要以单聚体羟基铝离子、胶体Al(OH)30为主。【结论】添加外源铝降低了土壤pH,加重铝的毒害,抑制作物的生长发育。此外,外源铝的添加对红壤中活性铝有较强的激发效应,使得交换性Al~(3+)含量显著升高。然而,生物炭能显著提高酸性土壤pH,且改变不同活性铝的含量,但其对4种不同形态活性铝的效应有较大差异,其主要通过降低具有生物毒性的Al~(3+)含量来缓解铝毒,从而改善作物生长状况。     

BS-DTAB复配修饰红壤对苯酚的吸附

为了探究复配修饰后,可变电荷类型的红壤与恒电荷土壤对苯酚的吸附差异,以红壤作为供试土样,在两性表面活性剂BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰的基础上,以阳离子型表面活性剂DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰制备两性-阳离子复配修饰红壤,采用批处理法研究在单一苯酚及Cd2+复合条件下供试土样对苯酚的吸附效果,并分析不同修饰比例、温度、离子强度和pH的影响。结果表明,DTAB复配修饰增强了BS-12两性修饰红壤对苯酚的吸附能力,单一苯酚表现出在总修饰比例小于150%CEC时吸附量随着修饰比例的增加而递增;各修饰土对苯酚的吸附具有增温负效应;苯酚吸附量随着pH的升高而降低;随着离子强度的增大,苯酚单一处理时供试土样对苯酚吸附量减少,但苯酚和Cd2+复合处理时,则呈现先降低后升高的趋势。Henry模型能较好地拟合各修饰红壤对苯酚吸附的等温吸附数据,吸附以分配机制为主;供试土样对苯酚的吸附属于自发的物理吸附过程。复配修饰红壤的苯酚吸附量低于恒电荷土壤,其黏土矿物成分决定的低CEC是主要影响因素。     

3种新型改性玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附特性的比较

为比较3种新型改性生物炭对溶液中镉（Cd）的吸附行为,以玉米秸秆生物炭为原料,制备巯基改性生物炭（S-BC）、铁改性生物炭（Fe-BC）和氮掺杂生物炭（N-BC）,分析改性前后生物炭的元素组成、比表面积、表面官能团等性质的变化,通过系统的吸附试验,比较3种改性生物炭对Cd的吸附性能和作用机理。结果表明：与未改性生物炭（BC）相比,N-BC和Fe-BC比表面积分别增加了6.3和9.0倍,总孔体积分别增加了2.68和4.08倍。S-BC因改性后表面光滑,使得生物炭比表面积减小,但其表面官能团变化明显,S-BC在2 977 cm^-1处出现新的吸收峰对应脂肪族（C-H）的伸缩振动,而且在1 089 cm^-1、1 044 cm^-1位置出现双特征吸收峰。3种生物炭对Cd²⁺的吸附主要为化学吸附过程为主,且Langmuir吸附等温线模型所拟合的热力学吸附优于Freundlich吸附等温模型,推测N-BC、Fe-BC、S-BC 3种生物炭对Cd²⁺的吸附过程为单分子层物理吸附。通过Langmuir模型计算可以得到几种生物炭对Cd²⁺最大吸附量表现为Fe-BC (69.11 mg·g^-1) > N-BC (61.92 mg·g^-1) > S-BC (53.85 mg·g^-1) > BC (40.34 mg·g^-1)。     

尿素和生物质炭对茶园土壤pH值及CO2和CH4排放的影响

为明确生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,利用室内培养试验,研究了在施氮(N1)和不施氮(N0)条件下,不同小麦秸秆生物质炭添加量(B1,10 g·kg~(-1);B2,30 g·kg~(-1);B3,50 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值、CO_2和CH_4排放的影响。结果表明,添加生物质炭显著提高了茶园土壤pH值(P0.05),生物质炭施加比例越高,土壤pH值提高幅度越大,处理组N0B1、N0B2和N0B3土壤平均pH较对照组CK(氮和生物质炭都不施)分别提高了0.18、0.53、1.06个单位,生物质炭添加量为3%(B2)时,短期内可达到提高土壤pH值、改良酸化土壤的效果;CO_2和CH_4的累积排放量随着生物质炭添加比例的升高而增大,且显著高于对照组CK(P0.05)。施加尿素短期内显著提高了土壤pH值(P0.05),并促进了CO_2的排放,但对CH_4的排放无显著影响。与单施生物质炭相比,生物质炭与尿素共施时土壤pH提高幅度更大,CO_2累积排放量提高程度也更为显著,而CH_4的排放得到抑制,但仍显著高于对照组CK(P0.05)。生物质炭的添加在提高土壤pH值的同时也会增加CO_2和CH_4的排放量,增大环境风险,但当土壤酸化程度较轻时,可适当施加低量生物质炭,在缓解土壤酸化状况的同时尽可能地减少温室气体的排放量。