铁改性油菜秸秆生物质炭对酸性茶园土壤氮磷淋失及酶活性的影响

生物质炭是一种具有前景的土壤改良剂,目前针对铁改性油菜秸秆生物质炭对茶园土壤养分淋失的研究相对较少。通过向茶园土壤中添加改性、未改性油菜秸秆生物质炭(炭土质量比分别为1%、3%和5%)后开展土柱淋溶及土壤培养实验,研究铁改性或未改性油菜秸秆生物质炭作用于土壤养分淋失及酶活性(蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶)的变化规律,旨在分析和比较铁改性及未改性生物质炭对茶园土壤微生物活性及养分循环的影响。结果表明,添加生物质炭可增加茶园土壤的保水能力,土壤水分累积淋溶量随生物质炭添加量的增加显著减少,添加5%的改性生物质炭(g3)及未改性生物质炭(w3)分别较未添加生物质炭的土壤(CK)减小7.70%和16.98%。g3处理对土壤硝态氮和磷酸盐的固持作用最为显著,淋失量较CK处理分别减少31.82%和60.56%。生物质炭对茶园土壤酶活性存在一定促进作用,但添加改性或未改性生物炭对土壤酶活性的影响存在明显差异。其中,w3中土壤脲酶、蔗糖酶分别显著高于其他处理14.85%~25.10%和19.00%~48.98%,添加3%未改性生物质炭(w2)后,土壤过氧化氢酶活性高出其他处理2.14~29.33μmol·h^(-1)·g^(-1);g3处理对酸性磷酸酶促进作用最强。总的来说,未改性生物炭在增强茶园土壤持水能力及促进土壤酶活性方面要优于铁改性生物炭,而改性生物质炭对土壤氮磷养分的固持作用更为显著。因此,为改善茶园土壤质量,提高土壤肥力,应适量选取铁改性生物质炭。

改性生物质炭对磷酸盐的吸附机理研究

文章以废弃的油料作物大豆秸秆为原料,对生物质炭负载铁基离子改性,并分别以不同吸附时间、初始浓度与吸附溶液的p H值为变量,研究改性生物质炭对水体中磷酸盐的吸附机理。实验结果表明,改性后的大豆秸秆对磷的吸附更符合准二级动力学(R^(2)=0.956),Freundlich方程对其吸附热力学行为拟合的效果更好(R^(2)=0.981)。SEM、FIRT等手段进行表征结果表明,改性生物质炭表面Fe-O基团与磷酸根离子进行络合沉淀与离子交换等多过程的协同进行,是吸附过程的关键。

武夷山市茶园土壤有机质的空间分布特征

测定了武夷山市8个茶园种植区266个混合土样中的土壤有机质(SOM)含量,用SPSS 22.0、GS+9.0和ArcGIS 10.5地统计学软件研究了茶园土壤SOM的空间分布。武夷山市8个种植区茶园SOM的平均含量大小表现为兴田镇(50.98g/kg)>武夷学院(43.45g/kg)>洋庄乡(39.44g/kg)>星村镇(37.55g/kg)>岚谷乡(35.08g/kg)>武夷山风景区(32.91g/kg)>吴屯乡(32.57g/kg)>五夫镇(28.64g/kg),依据国家土壤第2次普查的养分分级标准,各种植区SOM平均水处于三级以上,武夷山市茶园SOM的平均含量(37.24g/kg)处于二级以上,茶园SOM含量的变异系数介于22.75%~48.70%,属于中等空间变异;半方差函数模型拟合显示,武夷山风景区、吴屯镇和兴田镇茶园SOM的空间分布为球形模型,岚谷乡为线性模型,五夫镇、星村镇和洋庄乡为高斯模型,武夷学院为指数模型;武夷山风景区、武夷学院和星村镇茶园SOM空间自相关距离较大,分别为2.172、2.11、2.58km,其他种植区茶园SOM空间自相关距离相对较小;洋庄乡的茶园SOM具有强烈的空间相关性,岚谷乡的空间相关性较弱,其他6个种植区茶园SOM具有中等的空间相关性;武夷山市茶园SOM含量高值区主要集中在南部和中部,其次是西部,东部相对较低。茶园SOM含量与海拔呈一定的负相关,但差异不显著。

铁改性生物质炭对水体中硝态氮的吸附特性

为提高生物质炭对水体中硝态氮(NO^(-)_(3)-N)的吸附潜力,在高温限氧条件(600℃)制备花生壳基生物质炭的基础上,利用铁(Fe^(3+))对其进行金属负载改性,通过批量吸附试验探讨其对NO^(-)_(3)-N的吸附机制。结果表明,改性生物质炭(FeHBC)在铁炭质量比为0.672时的吸附效果最好,改性后对NO^(-)_(3)-N的吸附能力得到显著提升(P<0.05),与未改性生物质炭(HBC)相比提高了近16倍;准二级动力学方程(R^(2)=0.986)能较好地拟合FeHBC对NO^(-)_(3)-N的吸附动力学过程,其吸附行为更加符合Freundlich等温吸附模型(R^(2)=0.994),热力学参数ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,表明FeHBC对NO^(-)_(3)-N是自发的吸热过程,反应的自发性随温度升高而增大;酸性环境更有利于FeHBC对NO^(-)_(3)-N的吸附。除此之外,还结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、零电荷点(pH_(PZC))等表征手段对其吸附机制进行深入分析。结果表明,FeHBC形成的多微孔粗糙颗粒表面为其提供了更多的吸附位点,吸附过程可能主要受Fe^(3+)与含氧官能团络合沉淀反应的影响,与未改性相比其正电性增强,这一局部微结构的变化为提高生物质炭的吸附性能提供了理论支撑。

球磨法预处理剩余污泥对细胞破解效果的研究

针对传统厌氧消化技术水力停留时间过长的缺点,采用球磨法对剩余污泥进行预处理。通过对比分析4种粒径玻璃珠球磨破解后,污泥上清液的蛋白质与核酸浓度,得到1 mm~1.5 mm的玻璃珠破解效果最佳,在400 r/min下破解300 min,蛋白质与核酸浓度分别为503 mg/L、207.9 mg/L。对破解前后污泥进行粒度分析,可以观测到明显的频度分布峰值后移,且仅有1 mm~1.5 mm玻璃珠在破解后产生了大量的1μm以下的微粒。通过观察电镜照片,发现污泥絮体与污泥细胞均被破坏。