烟草废弃物生物炭元素组成及其重金属安全性研究

作者：杨继鑫; 张久权; 郜军艺; 刘永新; 任晓红; 李方明; 肖艳松; 陈敏; 彭梁睿; 宁扬; 张继光^*; 李彩斌^*

来源：中国烟草科学, 2022, 43(01): 42-48.

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2022.01.007

• 热解温度
• 烟草废弃物
• 生物炭
• 元素组成重金属
• 浸出毒性

为明确热解温度对不同烟草废弃物生物炭中元素组成及重金属安全性的影响，以烟秆、烟梗及废弃烟叶为原材料，研究了2种热解温度（450℃和600℃）下制备生物炭的产率、元素组成、重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）含量及其浸出毒性特征。结果表明，当热解温度从450℃升至600℃，各废弃物生物炭的产率降低，生物炭中的碳（C）含量升高，而氮（N）和氧（O）含量降低；其中烟梗炭的产率最高，烟秆炭的碳含量及烟叶炭的氮含量最高。随热解温度升高，各生物炭中Ni、Cu、Zn、As和Pb等重金属含量均呈不同程度升高，而烟叶炭中Cr及烟梗和烟叶炭中Cd含量在600℃热解温度下显著低于原材料中含量；随热解温度升高，烟梗炭的Cr、As元素和烟叶炭的Zn、As元素的相对富集系数（REF）下降，且由富集趋势（REF>1）转为挥发趋势（REF<1）；烟叶炭的Ni、Cu元素则由挥发趋势转为富集趋势。各生物炭中重金属的沥滤浸出毒性（TCLP）均低于其原材料浸出液，生物炭浸出液中Cu、Cd和Pb含量随热解温度升高而降低，As含量呈相反趋势，各生物炭浸出液重金属含量均低于GB 5085.3—2007浸出毒性规定限量值，表明烟草废弃物生物炭的重金属浸出毒性较低，可以在农田中安全施用。

• 单位
  湖北省烟草公司恩施州公司; 山东中烟工业有限责任公司; 贵州省烟草公司毕节市公司; 湖南省烟草公司郴州市公司; 中国农业科学院烟草研究所