滇池泥炭土製備生物炭及其理化性質研究

《滇池泥炭土製備生物炭及其理化性質研究》是依託昆明理工大學，由吳敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：滇池泥炭土製備生物炭及其理化性質研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳敏
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

生物炭在可持續環境中具有多方面優勢，特別是其對碳的鎖定是調節全球氣候變化的重要途徑，因此其特殊的環境效應吸引了廣泛的研究興趣。申請人關注到，用一般生物質製備生物炭的過程中，只有很少一部分碳在固體顆粒中被固定下來，其他的碳以生物柴油的形式產出。從這個意義上看，用一般生物質製備的生物炭對碳鎖定的貢獻有待進一步論證。申請人在前期工作中，觀察到有機-無機複合體中，碳固定的效果較好，而且，對污染物的吸附能力較強，因此提出以有機質含量較高的泥炭土和沉積物來製備生物炭。本研究擬在滇池採集泥炭土和草海水域的沉積物，探討用其製備生物炭的可行性及其理化特性，重點討論有機-無機複合體的形成對生物炭製備過程中碳鎖定的機制，對生物炭內源污染物的結合形態和釋放行為進行系統探討，並在模擬體系中探討生物炭對外源污染物吸附、解吸、淋溶等行為的影響。本研究為生物炭的製備和套用提供新的思路，並為後續的紅壤改良建立核心技術儲備。

結題摘要

生物炭在不同領域良好的套用前景而受到廣泛關注。生物炭能有效固定鎖定大氣中CO2，緩解全球溫室效應；生物炭作為土壤改良劑能增加土壤肥力，且能減少污染物的遷移性和生物有效性等等。滇池是中國西南地區最大的淡水湖，對社會經濟發展有著重要影響。然而，滇池的水質被評為劣V類水體，該地區大面積分布了泥炭，有機質含量高達50 % 以上，具有非常好的有機質套用前景。本項目研究著重於在不同熱解溫度下將這些高有機質含量的沉積物製備為生物炭，一方面探討用沉積物製備的生物炭的可行性及製備出的生物炭的理化性質；另一方面研究所製備生物炭的環境影響與污染控制作用。首先，對滇池沉積物生物炭性質進行了研究，發現高有機碳含量的沉積物可用於製備成生物炭進行固碳，且相對外海沉積物，草海沉積物更適合製備成生物炭進行套用。其次，對沉積物生物炭的內源污染的研究表明，在熱解過程中PAHs的總含量是大幅度下降的，因此，高溫熱解有利於減少生物炭中PAHs的總量。對滇池沉積物中Cd、Cu、Pb、Zn這四種重金屬形態特徵分析發現隨著製備生物炭的溫度增高，重金屬傾向於轉化為環境惰性的殘渣晶格態，且吸附鎖定重金屬的效果越好。沉積物生物炭中多環芳烴和重金屬的最大濃度低於土壤中的多環芳烴和重金屬濃度極限，因此沉積物生物炭可安全的套用於土壤改良。最後，在生物炭與外源有機污染物相互作用的研究中，沉積物生物炭能高效地滯留有機污染物，對於降低有機污染物的遷移和風險有重要的環境意義。生物炭對外源重金屬的吸附，發現沉積物生物炭比其他生物質製備的生物炭和天然吸附劑對重金屬的吸附作用更強，因而滇池沉積物生物炭對重金屬污染物的固定也有一定的作用。總之，沉積物生物炭的內源污染物的環境風險在可接受範圍內，同時還能降低外源污染物的遷移。研究期間課題組發表的SCI論文7篇，中文核心論文3篇，並參加了1次國際學術會議。在本項目基金的資助下，共培養研究生9名。其中博士研究生2名，碩士研究生7名。