生物炭—土壤矿物质界面行为及其对碳稳定性影响机制
发布时间：2021-12-01 21:37
废弃生物质在限O2热解条件下制备的生物炭,由于具有高度芳香化多孔结构,将其施入土壤后,不仅可以作为难降解的土壤碳库发挥碳封存作用,还可以改良土壤性质、提高土壤肥力、以及控制土壤污染。生物炭诸多良好的生态环境效应,都与其在土壤中的稳定性密切相关。本论文探讨了核桃壳生物炭在真实土壤中的稳定性及影响因素,发现土壤粘土矿物及金属离子与生物炭稳定性具有较好相关性,同时发现生物炭施入土壤后具有两种存在形态,即可溶态生物炭和不溶态生物炭;继而分别探讨了土壤矿物与可溶态生物炭、不溶态生物炭的界面结合机理,并从抗化学氧化、抗热氧化和抗微生物降解等方面考察了土壤矿物对这两种形态生物炭稳定性的影响;最后估算了土壤矿物分别作用于可溶态、不溶态生物炭对提高整体生物炭稳定性的贡献。主要研究结果如下:（1）对施入黑土、黄绵土,潮土、稻田土及红土中的生物炭CO2累计释放曲线进行双指数模型拟合,并将拟合参数与土壤各性质指标做相关性分析。结果显示:在五种土壤中,红土对生物炭的稳定效果最好;生物炭施入其他四种土壤后,生物炭自身CO2累计释放量约为其在红土中自...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物炭SEM图：（a）稻壳生物炭（350oC）片层状结构；（b）稻壳生物炭（350oC）孔结构；（c）核桃壳生物炭（500oC）颗粒内部剖面图；（d）核桃壳生物炭（500oC）
图 1-2 生物炭削减大气 CO2和改良土壤示意图2 Schematic diagram of carbon sequestration and fertility increasing aadded to soil壤污染于比表面积大，孔隙结构发达，且含有无机矿物组分，被材料，近年来逐渐被应用于土壤污染修复[40-42]。Cao 等[43]
以及代表性土壤金属离子 Ca2+，通过吸附实验研究了土壤矿物与可溶态生物炭的 3 种结合机理：Ca2+架桥、配位体交换和范德华力，并分别用 K2Cr2O7氧化，TGA 和微生物培养法研究被粘土矿物吸附的可溶态生物炭的抗化学氧化性，抗热分解性和抗微生物降解性。（3）针对不溶态生物炭，选取代表性粘土矿物高岭土，以及 3 种代表性土壤金属离子 Fe3+、Al3+和 Ca2+，通过 XRD、XPS、FIB-SEM-EDS、BET-N2等方法研究土壤矿物与不溶态生物炭的界面结合形貌及结合机理，并分别用 K2Cr2O7氧化，TGA 和微生物培养法研究与粘土矿物结合的不溶态生物炭的抗化学氧化性，抗热分解性和抗微生物降解性。（4）根据稳定性实验数据，并结合可溶态生物炭及不溶态生物炭在整体生物炭中各自所占比例，估算土壤矿物质分别作用于可溶态及不溶态生物炭对提高生物炭整体稳定性的贡献。1.4.3 技术路线
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭生产与农用的意义及国内外动态[J]. 何绪生,耿增超,佘雕,张保健,高海英. 农业工程学报. 2011(02)
[2]蒙脱石吸水膨胀结构特征分析[J]. 杨魁,李贞. 硅酸盐通报. 2010(05)
[3]中国土壤化学的研究与展望[J]. 徐建明,蒋新,刘凡,窦森,周立祥,徐仁扣,徐明岗,黄巧云,李航,何艳. 土壤学报. 2008(05)
[4]土壤有机碳稳定性及其影响因素[J]. 吴庆标,王效科,郭然. 土壤通报. 2005(05)
[5]土壤有机碳库与土壤结构稳定性关系的研究进展[J]. 彭新华,张斌,赵其国. 土壤学报. 2004(04)
[6]几种土壤中铁锰结核的重金属离子吸附与锰矿物类型[J]. 刘凡,谭文峰,刘桂秋,李学垣,贺纪正. 土壤学报. 2002(05)
[7]土壤中氧化锰矿物的类型及其与土壤环境条件的关系[J]. 刘凡,谭文峰,王贻俊. 土壤通报. 2002(03)
[8]红壤退化中的土壤质量评价指标及评价方法[J]. 孙波,赵其国. 地理科学进展. 1999(02)
本文编号：3527101
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物炭SEM图：（a）稻壳生物炭（350oC）片层状结构；（b）稻壳生物炭（350oC）孔结构；（c）核桃壳生物炭（500oC）颗粒内部剖面图；（d）核桃壳生物炭（500oC）
图 1-2 生物炭削减大气 CO2和改良土壤示意图2 Schematic diagram of carbon sequestration and fertility increasing aadded to soil壤污染于比表面积大，孔隙结构发达，且含有无机矿物组分，被材料，近年来逐渐被应用于土壤污染修复[40-42]。Cao 等[43]
以及代表性土壤金属离子 Ca2+，通过吸附实验研究了土壤矿物与可溶态生物炭的 3 种结合机理：Ca2+架桥、配位体交换和范德华力，并分别用 K2Cr2O7氧化，TGA 和微生物培养法研究被粘土矿物吸附的可溶态生物炭的抗化学氧化性，抗热分解性和抗微生物降解性。（3）针对不溶态生物炭，选取代表性粘土矿物高岭土，以及 3 种代表性土壤金属离子 Fe3+、Al3+和 Ca2+，通过 XRD、XPS、FIB-SEM-EDS、BET-N2等方法研究土壤矿物与不溶态生物炭的界面结合形貌及结合机理，并分别用 K2Cr2O7氧化，TGA 和微生物培养法研究与粘土矿物结合的不溶态生物炭的抗化学氧化性，抗热分解性和抗微生物降解性。（4）根据稳定性实验数据，并结合可溶态生物炭及不溶态生物炭在整体生物炭中各自所占比例，估算土壤矿物质分别作用于可溶态及不溶态生物炭对提高生物炭整体稳定性的贡献。1.4.3 技术路线
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭生产与农用的意义及国内外动态[J]. 何绪生,耿增超,佘雕,张保健,高海英. 农业工程学报. 2011(02)
[2]蒙脱石吸水膨胀结构特征分析[J]. 杨魁,李贞. 硅酸盐通报. 2010(05)
[3]中国土壤化学的研究与展望[J]. 徐建明,蒋新,刘凡,窦森,周立祥,徐仁扣,徐明岗,黄巧云,李航,何艳. 土壤学报. 2008(05)
[4]土壤有机碳稳定性及其影响因素[J]. 吴庆标,王效科,郭然. 土壤通报. 2005(05)
[5]土壤有机碳库与土壤结构稳定性关系的研究进展[J]. 彭新华,张斌,赵其国. 土壤学报. 2004(04)
[6]几种土壤中铁锰结核的重金属离子吸附与锰矿物类型[J]. 刘凡,谭文峰,刘桂秋,李学垣,贺纪正. 土壤学报. 2002(05)
[7]土壤中氧化锰矿物的类型及其与土壤环境条件的关系[J]. 刘凡,谭文峰,王贻俊. 土壤通报. 2002(03)
[8]红壤退化中的土壤质量评价指标及评价方法[J]. 孙波,赵其国. 地理科学进展. 1999(02)
本文编号：3527101
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