不同秸秆材料与制备工艺下生物炭性质及对土壤重金属的钝化效应

作者：占国艳; 陈振宁; 童非; 沈华光; 高岩; 刘丽珠; 张振华^*; 卢信^*

来源：生态与农村环境学报, 2021, 37(01): 86-95.

DOI：10.19741/j.issn.1673-4831.2019.0992

• 秸秆
• 生物炭
• 正交优化
• 钝化
• 重金属

以芦苇、玉米秸秆为原材料,采用正交实验设计方法制备不同处理生物炭,并将其应用到重金属污染土壤修复中,以寻求最佳的生物炭制备工艺并探讨其对土壤中Cd和Pb的钝化效果。结果表明,对生物炭制备影响最大的因素是炭化温度,温度升高会使炭产率下降,pH和灰分含量增加,比表面积在一定范围内也会大幅增加;其他因素如原料含水率、升温速率和炭化时间对生物炭制备的影响均低于炭化温度;所制备的芦苇秸秆生物炭(LWC)和玉米秸秆生物炭(YMC)产率相近,YMC的pH和灰分含量高于LWC,而LWC比表面积高于YMC。综合考虑因素最佳水平并兼顾效率,得出LWC和YMC最适宜制备条件均为含水率25%,升温速率20℃·min-1,炭化温度600℃,炭化时间0.5 h。与对照相比,添加LWC和YMC的土壤pH值均有所升高;随着培养时间延长,生物炭对土壤中Cd和Pb的钝化效率也逐渐提高,35 d时有效态Cd和Pb含量最高降低51.7%和44.9%,并且LWC的效果好于YMC。研究结果可为工程化制备生物炭提供一定的技术参考,并且为重金属污染土壤修复提供理论依据。

• 单位
  江苏省有色金属华东地质勘查局; 南京农业大学; 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所