生物炭中溶解性有机质的光谱分析

作者：李飞跃; 桂向阳; 许吉宏; 马吉然; 文正午; 范行军; 蔡永兵; 汪建飞^*

来源：光谱学与光谱分析, 2019, 39(11): 3475-3481.

• 温度
• 生物炭
• 溶解性有机质
• 光谱分析

稻壳和木屑是农林业废物处理与利用的重点,将稻壳和木屑制备成生物炭并用于环境污染与防治成为研究热点,但对稻壳和木屑生物炭中溶解性有机质(DOM)的研究还较少。以稻壳和木屑为生物质原料,在不同温度(200～700℃)下制备稻壳和木屑生物炭,利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和红外光谱技术对生物炭DOM的光谱特征进行分析,研究不同热解温度对生物炭DOM光谱特征的影响。结果表明,随着热解温度升高,稻壳和木屑生物炭DOM中溶解性有机碳(DOC)浓度逐渐降低,且木屑生物炭的DOC浓度远高于相同温度下的稻壳生物炭。稻壳和木屑生物炭DOM的紫外吸收均随着波长的增大而逐渐降低,且随着热解温度升高,稻壳生物炭DOM的吸光度先增加后降低,而木屑生物炭DOM则持续降低。紫外光谱的特征参数值(SUVA254和SUVA260)随着热解温度升高变化趋势相同,且在相同温度下,稻壳生物炭DOM的特征参数值均高于木屑。三维荧光光谱表明稻壳和木屑生物炭DOM的荧光峰主要出现在λex/em=300～315/400～425 nm和λex/em=210～245/380～435 nm波段,分别代表类腐殖质荧光峰和富里酸荧光峰,可用来表示生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量。随温度升高,稻壳生物炭DOM的腐殖化程度和疏水组分含量先升高后降低,而木屑生物炭DOM则逐渐降低。三维荧光参数表明稻壳和木屑生物炭DOM的自生源指标(autochthonous index, BIX)不强,生物可利用性和类蛋白比例较低;随着温度升高稻壳生物炭DOM腐殖化指数(humification index, HIX)先增加后降低,而木屑生物炭DOM的HIX则逐渐降低。此外,红外光谱结果表明,随着热解温度的升高,稻壳和木屑生物炭DOM中—OH逐渐降低,—CH2、—CH3变化不明显,芳环CC, C—H增强,芳香化程度增强。

• 单位
  上海交通大学; 安徽科技学院