生物炭生产与农用的意义及国内外动态

近年来,生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。生物炭在土壤中能够保持数百年至数千年,实现碳的封存固定,生物炭还可以改善土壤理化性质及微生物的活性,培肥土壤肥力,延缓肥料养分释放,降低肥料及土壤养分的损失,减轻土壤污染。生物质的热裂解及气化均可产生生物炭,但是慢速热裂解和热水炭化工艺的生物炭产率最大,同时还可获得生物油及混合气,生物油及混合气可升级加工为氢气、生物柴油或化学品,这有助于减轻对化石能源或原料的依赖。生物炭的生产及农用是碳减排的过程,废弃生物质生产生物炭及其农用的效益是多赢的。国外在废弃生物质热裂解生产生物炭及农用方面做了许多研究工作。中国在生物质热裂解获得生物能源方面做了较多工作,但对生物炭的生产及农用重视不够。今后,中国应以废弃生物质生产生物炭,并将生物炭农用作为生物能源、环境及农业可持续发展的战略。     

狼窝沟小流域废弃煤窑生态修复技术初探

针对狼窝沟小流域山坡面积大、山高、坡陡和煤窑废弃后煤炭乱挖滥采现象仍较严重等状况,采取整地并客土、完善排水系统、工程和植被护坡、植被恢复等生态修复措施,以达到控制水土流失、提高土地利用率和增加当地群众收入的目的,为小流域的可持续发展奠定坚实的基础。     

高岭矿铜锌矿废弃尾矿植物分布及超量积累金属元素植物研究

对高岭土矿，铜锌矿废弃尾矿的植物分布及体内金属元素的积累进行了调查分析。结果表明，新废弃劣质高岭土，呈酸性，寸草不长，但堆放了5－6年后，稀有植物分布，可生长狼把草（Penniserum alopecuroides)一种植物，被铜锌矿尾矿污染的土壤，仅生长柔枝萎竹（Microstegium vimineum(Trin.)A.Camus) ,稗草（Echinochloa crusgalli(L.)Beauv.)两种植物，柔枝萎竹能富集锌，锰，铜，铁等离子，稗草可富集锌，锰离子，狼把草可生长在酸性环境，也可富集锌，锰离子。     

病死动物源氨基酸研制的生物有机肥促生效果研究

废弃动物尸体酸解为氨基酸能够有效解决农业生产中动物尸体带来的环境污染问题,本研究利用此类病死动物资源水解的的氨基酸研制生物有机肥,以期在研制出低成本高品质生物有机肥的同时推进新型氨基酸的利用。本文首先比较了根际功能菌Bacillus amyloliquefaciens SQR9在添加不同浓度酸解氨基酸液有机肥中的固体发酵效果及不同浓度酸解氨基酸水解液发酵的生物有机肥盆栽促生效果,进而确立了生物有机肥的氨基酸添加浓度。再进一步通过黄瓜、辣椒和玉米盆栽试验,评估了所研制新型生物有机肥的促生效果。研究结果表明:酸解氨基酸水解液添加量为20%时,所研制生物有机肥中功能菌数量最高,达到2.25×10~8CFU/g,是未添加氨基酸对照的3倍。黄瓜盆栽促生试验表明,氨基酸添加量为20%所发酵的生物有机肥促生效果优于其他处理和对照,株高、茎粗、叶绿素、鲜重和干重值均为最高,根围土壤中功能菌的数量达2.51×10~5CFU/g。不同作物盆栽试验结果表明,添加氨基酸研制的含菌株SQR9生物有机肥处理的促生效果优于添加化肥研制的含菌株SQR9生物有机肥、有机肥直接接种菌株SQR9研制的生物有机肥、普通有机肥和添加氨基酸的普通有机肥处理,同时施用含SQR9菌株的肥料促生效果优于施用不含功能菌的相同配方制造的有机肥处理,表明,利用菌株SQR9研制的生物有机肥具有良好的促生效果,相比于化肥,添加氨基酸固体发酵功能菌后更加有益于功能菌促生功能的发挥。在各种作物根围土壤中的微生物涂布试验中,添加氨基酸研制的含菌株SQR9生物有机肥处理的功能微生物数量显著高于其他处理。综上,添加20%的氨基酸水解液能够有效促进功能微生物在有机肥中的繁殖,固体发酵形成的生物有机肥具有优异的促生效果。     

玉米秸秆与废弃白菜的混合青贮品质及产沼气能力分析

为实现干玉米秸秆(dried maize straw,DMS)的长时间保质贮存,利用青贮原理将DMS与废弃白菜(cabbage waste,CW)连续混贮90 d,设置DMS单贮组和6个不同质量比例(DMS:CW=29:19、27:21、25:23、23:25、21:27和19:29)混贮组,间隔30 d分析其贮存品质,筛选适宜贮存条件,并考察秸秆贮存前后的微观结构变化和产沼气潜力。结果表明,与单贮组相比,6个混贮组的p H值均显著下降(P0.05),乳酸含量显著升高(P0.05),混贮品质优于单贮。6个混贮组贮存30 d时的p H值均为最低,乳酸含量最高,感官评价均为优级,30 d后p H值有所上升,乳酸含量急剧下降,60d时的木质素含量显著降低(P0.05),综纤维素含量显著升高(P0.05)。随着CW比例增加,混贮组p H值逐渐减小,乳酸含量逐渐增加,MEⅤ组(DMS:CW=21:27)p H值最低,乳酸含量最高,能使DMS连续贮存60 d不变质。扫描电镜结果显示,青贮发酵使干秸秆原先致密复杂的木质纤维结构开始瓦解,青贮秸秆表面有很多裂缝和孔洞,与微生物或酶的可接触面积增加。沼气发酵试验表明,MEⅤ组混贮秸秆的累积产气量略高于未贮存干秸秆,且累积甲烷产量提高了61.67%,是未贮存干秸秆的1.6倍。Modified Gompertz模型显示混贮秸秆的甲烷生成速率增加,产甲烷能力提高。总之,当DMS∶CW质量比为21∶27(含水率为73%)时DMS能连续保质贮存2月,且贮存后秸秆的甲烷产量明显提升。     

废弃卤虫冻干工艺研究

本文以废弃卤虫为试验材料,采用电阻法测定废弃卤虫冻干过程的共晶点和共熔点温度,研究物料厚度、预冻温度、真空压力、冻干时间对废弃卤虫冻干品DHA含量和复水比的影响,并进行各工艺优化集成验证试验。结果表明,废弃卤虫冻干过程的共晶点和共熔点温度分别为-38.0、-26.9～-26.0℃,废弃卤虫最佳冻干工艺为物料厚度6 mm、-40℃预冻、真空压力70 Pa、冻干时间10 h,且加热板温度走势设置为0～40 min,由30℃上升至60℃,60～240 min稳定在60℃。在上述最佳工艺条件下,测得废弃卤虫冻干品DHA含量和复水比分别为3.1 g/kg、12.6。     

用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究

利用餐饮业废弃油脂在甲醇气相进料情况下合成生物柴油,研究了反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量和反应时间的变化对合成生物柴油的影响。采用正交试验得出餐饮业废弃油脂酯交换的最佳反应条件为反应温度95℃,醇油摩尔比20∶1,催化剂(AR级浓硫酸)用量7%(占油重的7%,下同),反应时间14 h,在此反应条件下生物柴油产率可达到95%以上。     

基于雨洪管理理念的废弃砂石坑改造

对国内外关于雨洪管理的理念及资源化实践经验进行了梳理,在此基础上分析了北京市鹫峰国家森林公园内废弃砂石坑的水资源现状及植被景观特点,并计算了废弃砂石坑现状汇水量及容积。基于雨洪管理的先进理念提出废弃砂石坑改造设计,具体措施有清淤、防渗处理、生态护岸、植物配置,将昔日公园废弃砂石坑改造成坑塘,使其在发挥蓄水功能的同时能够净化水质,而且还具有观赏价值。     

废弃鲜烟叶产气后沼渣的不同用量对烤烟产质量的影响

为实现烤烟废弃鲜叶的最大化利用,研究了以废弃鲜叶发酵产物——沼渣作有机肥对烤烟农艺性状、抗病性、烟叶产质量的影响。结果表明:施用沼渣对烤烟田间主要病害无诱发作用,也不影响烤烟产量,但能明显促进烟叶干物质的积累,提高烤后烟叶经济性状,改善烤后烟叶内在化学成分含量比例,提升感官评吸质量;在一定用量范围内随着沼渣施用量的增加,烤烟田间农艺性状、经济性状、内在化学成分、评吸质量等指标也随之加强;尤其是沼渣施用量为150 kg/667m2的处理,各项指标均表现最优,产值比对照高383.8元/kg。     

废弃青菜与水葫芦产沼气试验

为农村有机废弃物的高效能源化利用提供参考,在广西田东县祥周镇中平村利用废弃青菜、水葫芦在农村户用沼气池进行厌气发酵产沼气试验,对比不同月份和不同预处理方式的产气性能。结果表明:废弃青菜、水葫芦有一定的产气潜力,7月份以废弃青菜45公斤、水葫芦30公斤分别切成长3～5厘米段,经沼液预处理2天后与猪粪60公斤混合投入沼气池发酵产气,31天的产气量、酸碱度(pH)平均值、池容产气率分别为32.6立方米、7.3和0.15立方米/(立方米·天),可在农村大力推广废弃青菜、水葫芦生产沼气。