论文部分内容阅读
作为环境友好型土壤助剂，生物炭对污染物具有强吸附性能，可降低土壤中污染物的生物有效性。研究老化对生物炭吸附作用的影响，对生物炭田间应用具有重要意义。本文选取不同温度(200℃，400℃，600℃)的松木生物炭(PW)、小麦秸秆生物炭(WS)和水稻秸秆生物炭(RS)，使用15%过氧化氢对新鲜生物炭进行化学老化得到老化松木生物炭(APW)、老化小麦秸秆生物炭(AWS)和老化水稻秸秆生物炭(ARS)，研究化学老化对生物炭理化性质的影响；以镉、磷和萘为重金属、非金属无机物、有机污染物的模型吸附质，研究新鲜/老化生物炭和生物炭-土壤(土壤中添加2%新鲜/老化生物炭)的吸附行为，研究成果为筛选抗老化生物炭及其田间应用提供理论参考。主要结论如下：
(1)随着裂解温度的升高，受试生物炭老化产率均增加。老化后，生物炭C含量均降低(RS600除外)，表面含氧官能团增加，pH降低；松木和小麦秸秆生物炭zeta电位降低、表面负电荷显著增加，水稻生物炭则表面负电荷减少。
(2)生物炭对镉的吸附与制备温度呈正相关，老化作用对镉吸附具有显著影响。与新鲜生物炭相比，老化水稻秸秆生物炭吸附降低、老化松木生物炭和小麦秸秆生物炭吸附显著增强，这与其表面电荷变化规律相一致。当生物炭添加进入土壤后，化学老化对吸附的影响明显削弱，老化生物炭-土壤和新鲜生物炭-土壤的吸附性能差异较小。
(3)生物炭对磷的吸附性能较弱，且受制备温度影响较小，老化后生物炭对磷的吸附略有增强(AWS400和ARS600除外)。但与新鲜生物炭-土壤相比，老化生物炭-土壤整体上吸附性能反而下降，仅在低浓度时老化小麦秸秆生物炭-土壤和老化水稻秸秆生物炭-土壤的吸附量更高。
(4)生物炭对萘的吸附与制备温度呈正相关，但老化作用对生物炭吸附的影响较复杂。老化后，松木生物炭吸附性能下降，水稻秸秆生物炭吸附略有上升，小麦秸秆生物炭吸附性能变化则与其热解温度有关。当老化生物炭添加进入土壤后，萘的吸附性能变化与纯生物炭体系变化规律相一致。
(1)随着裂解温度的升高，受试生物炭老化产率均增加。老化后，生物炭C含量均降低(RS600除外)，表面含氧官能团增加，pH降低；松木和小麦秸秆生物炭zeta电位降低、表面负电荷显著增加，水稻生物炭则表面负电荷减少。
(2)生物炭对镉的吸附与制备温度呈正相关，老化作用对镉吸附具有显著影响。与新鲜生物炭相比，老化水稻秸秆生物炭吸附降低、老化松木生物炭和小麦秸秆生物炭吸附显著增强，这与其表面电荷变化规律相一致。当生物炭添加进入土壤后，化学老化对吸附的影响明显削弱，老化生物炭-土壤和新鲜生物炭-土壤的吸附性能差异较小。
(3)生物炭对磷的吸附性能较弱，且受制备温度影响较小，老化后生物炭对磷的吸附略有增强(AWS400和ARS600除外)。但与新鲜生物炭-土壤相比，老化生物炭-土壤整体上吸附性能反而下降，仅在低浓度时老化小麦秸秆生物炭-土壤和老化水稻秸秆生物炭-土壤的吸附量更高。
(4)生物炭对萘的吸附与制备温度呈正相关，但老化作用对生物炭吸附的影响较复杂。老化后，松木生物炭吸附性能下降，水稻秸秆生物炭吸附略有上升，小麦秸秆生物炭吸附性能变化则与其热解温度有关。当老化生物炭添加进入土壤后，萘的吸附性能变化与纯生物炭体系变化规律相一致。