林地土壤中黑碳的出现及分布特点

黑碳是生物质不完全燃烧残留于自然界的碳形态,是土壤中高度稳定的有机碳,对土壤碳库形成具有重要贡献。为了解森林土壤中黑碳的分布特点,以浙江省为例,采样分析了亚热带林地土壤中黑碳的数量、对土壤碳库的贡献及其在土壤剖面中的分布特征。结果表明,林地土壤中普遍存在黑碳,枯枝落叶层、表土层（0-10cm）和亚表层（10-20cm）黑碳质量分数分别为0.27-67.63,0.83-22.42和0.27-8.72g·kg^-1,分别占有机碳总量的0.12%-13.14%,1.87%-21.40%和3.31%-27.13%。火灾发生对林地表层土壤黑碳数量有较大的影响,近期（40a内）发生过火灾的样区枯枝落叶层和表土层黑碳质量分数明显高于近期没有发生过火灾的土壤（P〈0.05）。因此,表层土壤中黑碳数量在一定程度上可反映林地火灾发生的情况。黑碳在地表可发生侧向迁移,但垂直迁移相对较小,土壤中黑碳的积累量在山坡坡脚区域明显高于坡顶和上坡。残积母质发育的土壤中,黑碳主要集中分布在表层土壤;但坡积母质发育的土壤中,剖面中下部也有较多的黑碳积累。土壤中黑碳颗粒大小呈随剖面深度增加而减小的趋势。     

黑碳在土壤有机碳生物地球化学循环中的作用

黑碳是化石燃料或生物有机体不完全燃烧形成的一种含有芳香环的高聚物,碳元素含量在60%以上,另含有氢、氧、氮、硫等元素。新近的研究证实,黑碳通过在缓慢的土壤有机碳库中的循环,对全球碳和氧的地球生物化学循环起到极其重要的作用。本文对黑碳的基本概念、理化性质、在土壤中的作用及测定方法进行了综合评述,提出了开展土壤黑碳研究的重要性和必要性。以期为我国开展土壤黑碳的相关研究提供理论参考。     

改性纳米黑碳应用于钝化修复重金属污染土壤中的问题探讨

通过有关文献资料调研,综述纳米黑碳在钝化修复污染土壤中的应用,分析其应用于钝化修复重金属污染土壤时尚待弄清的几个问题。结果表明:(1)由于纳米黑碳是疏水的非极性吸附剂,选择纳米黑碳作为土壤重金属钝化修复剂时,需对其进行氧化改性,以进一步提高其钝化能力。目前常用的氧化剂为氧化性无机酸、酸性高锰酸钾、双氧水、臭氧等,强烈的氧化过程,会破坏纳米黑碳微孔结构,一定程度上降低其吸附量。(2)为了明确其应用的可能性和适用范围,需揭示改性纳米黑碳对土壤中重金属的钝化机理及其影响因素。土壤CEC、pH、重金属离子的性质等可能是影响改性纳米黑碳对土壤中重金属吸附性能的主要因素。(3)充分利用改性纳米黑碳在土壤修复中的有益作用的同时,还需考虑其可能存在的生态环境负面效应,研究其在土壤中的径流迁移、渗漏等,明确其污染地表水和地下水的可能性,研究其生物效应和将吸附钝化后的纳米黑碳从土壤中移除的可能性,明确其潜在的生态环境风险。     

七波段黑碳气溶胶监测仪的设计与实现

为了实现黑碳气溶胶的实时测量与远程监控,提出了一种七波段黑碳气溶胶监测仪的设计与实现方法。利用电荷数字模数转换芯片DDC101实现信号的采集,使用触摸屏提供人机交互界面,提供网络远程监控与历史数据导出功能。结果表明,系统可以满足黑碳气溶胶长期连续监测实际应用需求,后续数据分析处理方便。     

低分子量有机酸对黑碳吸附Pb Cd的影响

为探讨低分子量有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响,由玉米秸秆燃烧物提取黑碳,用平衡吸附技术研究了有机酸对黑碳吸附铅(Pb2+)和镉(Cd2+)的影响。结果表明:柠檬酸和酒石酸在浓度低于10 mmol.L-1时能促进黑碳对Pb2+的吸附,且柠檬酸的促进作用强于酒石酸;草酸和水杨酸则抑制黑碳对Pb2+的吸附,草酸的抑制作用强于水杨酸;柠檬酸、酒石酸和草酸在浓度低于400 mmol.L-1时能促进黑碳对Cd2+的吸附,促进作用为柠檬酸>酒石酸>草酸;浓度低于4 mmol.L-1的水杨酸也能促进黑碳对Cd2+的吸附;当有机酸促进Pb2+和Cd2+吸附时,随有机酸浓度的提高,Pb2+和Cd2+的吸附量先升高后下降,且有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响随有机酸和重金属离子的特性而异。     

黑碳不同添加量对土壤有机碳矿化的影响

[目的]探讨黑碳不同添加量对土壤有机碳矿化的影响。[方法]将350℃下制备的黑碳分别以0％（BCO）、1％（BCl）、2％（BC2）、3％（BC3）、4％（BC4）和5％（BC5）6个不同用量添加到土壤中,恒温25℃培养56d。[结果]在整个培养过程中,土壤CO：释放速率和土壤gO：-C累积释放量均表现为BC5〉BC4〉BC3〉BC2〉BCl。培养至56d,BC分解率介于0．24％～2．12％。[结论]黑碳对维持土壤碳库平衡具有重要的作用。．     

黑碳对土壤中毒死蜱降解的影响

通过吸附试验及降解试验分别测定了农药毒死蜱在添加不同含量两种黑碳的土壤中的吸附特征和降解动态,以阐明黑碳对土壤中农药降解的影响作用规律。结果表明,添加黑碳土壤对农药毒死蜱的吸附随黑碳含量增加而逐渐增强,而毒死蜱的降解则逐渐减缓,高温下燃烧制备的黑碳（BC850）具有更大表面积和微孔性,对农药的吸附作用更大,延缓毒死蜱土壤降解作用也更明显。土壤中添加黑碳BC450含量为0.1%～1.0%时,毒死蜱降解半衰期为31.6～47.5d,分别为对照土壤的1.3～1.9倍;黑碳BC850添加浓度为0.1%～1.0%时,土壤中毒死蜱降解半衰期为31.5～71.5d,分别为对照土壤的1.3～2.9倍。说明土壤中含少量黑碳可增强对农药毒死蜱的吸附作用,进而降低毒死蜱的微生物可用性,延缓其土壤降解,这种影响作用程度与黑碳的含量和性质有关。     

黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响

通过室内培养试验,向土壤中分别添加不同温度制备的黑碳,热解温度分别为350℃(T350)、600℃(T600)和850℃(T850),研究了黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同温度条件制备的黑碳在15℃和25℃培养条件下,土壤CO2释放速率总的趋势是前期分解速率快,后期缓慢。在整个培养过程中(112天),随着培养时间的延长,土壤CO2释放速率下降趋势逐渐降低,CO2释放速率相对值的大小随着培养温度的的升高而增大。在不同温度培养条件下,添加黑碳后土壤CO2-C累计量均是T350>T600>T850,T350土壤CO2-C累计量最高分别为415.26 mg/kg和733.82 mg/kg。添加不同黑碳后,土壤有机碳矿化增加率存在极显著差异(p<0.01),表明不同温度制备的黑碳对土壤有机碳矿化的影响显著。     

农田土壤黑碳应用研究进展

在应对全球气候变暖和保障粮食安全的双重背景下,如何增加土壤碳库容量、 提升土壤生产力以及减少环境危害已成为农学家、 土壤学家和环境学家在二十一世纪的研究重点和热点,黑碳（或生物碳）在农田土壤中的应用作为一种增加土壤碳库和提高土地生产力的新方法引起了极大关注。本文综述了黑碳在农业土壤中的含量,应用黑碳（生物碳）对作物产量、 土壤肥力和温室气体排放的影响; 探讨了应用黑碳影响作物生产力和土壤环境行为的机理以及农田土壤应用黑碳在不同区域、 作物类型、 用量和黑碳性质上的差异表现; 展望了农田应用黑碳未来研究的方向和热点。     

重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响1）

以大兴安岭重度火烧迹地土壤为研究对象,通过对比研究,探讨重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响。结果表明：对照样地和重度火烧迹地的土壤有机碳和黑碳质量分数都随土层深入而降低。与对照样地相比,重度火烧迹地0～5 cm土层土壤有机碳质量分数增加了41．56％,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层有机碳质量分数变化不大。0～5 cm土层黑碳质量分数增加了21．37 g／kg （ p＜0．05）,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层黑碳质量分数分别增加了1．25、1．15 g／kg,差异都未达显著水平。对照样地土壤黑碳与有机碳的比例在14．0％～18．1％,随土层深入表现出先升后降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳与有机碳的比例在17．3％～28．0％,随土层深入表现出逐渐下降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳在有机碳中的比例高于对照样地。2种林分土壤有机碳和黑碳的质量分数之间都呈极显著的线性关系（ p＜0．01）,黑碳在大兴安岭森林土壤有机碳的固定过程中起着重要的作用。