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随着人类工农业活动的加剧,具有高毒性、高累积、难降解、可远距离迁移的持久性有机污染物(persistentorganic pollutants, POPs)在农田土壤系统中不断累积,一旦进入食物链将会对人体健康构成极大威胁。综合防治POPs农田土壤亟待开展。农田土壤的生产特征和我国人多地少的基本国情,决定了污染治理应以原位、绿色、可持续性的修复措施为主。
土壤中POPs的生物有效性,是其迁移转化等环境行为的主要控制因子,近年来利用生物炭的吸附性能降低土壤中有机污染物的迁移性和生物有效性得到学者关注。在实际的农田土壤环境中,生物炭对有机污染物阻控效果会受到植物根系的强烈影响;根际微域是污染物由土壤向作物迁移富集的门户,也是土壤微生物热点区域。因而,由根系分泌物介导的生物炭-污染物-微生物间的交互作用研究有待加强。
本文系统阐述了生物炭阻控POPs在土壤-植物系统中的迁移富集及其作用机理。主要内容概括如下:以低温制备为代表的生物炭富含营养元素,其添加至土壤中后既可吸附污染物,又能改变土壤微生物群落结构与功能,加速土壤中有效态污染物的生物降解;以高温制备为代表的生物炭其对有机物有着较强的吸附能力,能够将土壤中有机物固定化降低其生物有效性。而植物根系则通过分泌胞外酶、提高微生物活性和改变污染物生物有效性等途径促进污染物根际降解。
联合作用机制:针对土壤中生物炭吸附态有机物,随着作物生长分泌出越来越多的根系分泌物,其中的低分子量有机酸可溶解金属离子,破坏可溶性有机碳和生物炭之间的桥键,增加可溶性有机碳的释放,加速低温生物炭吸附态有机污染物的解吸,但对强吸附型高温生物炭吸附效果影响较小。研究表明低温型生物炭可以介导相关污染物降解菌群和降解功能基因的富集。针对有机污染农田修复,低温型生物炭与植物根际联合高效促进污染物在土壤中的消减,从而有效阻控其向作物迁移累积并降低其环境风险。因此,利用生物炭吸附固定-根际活化降解可以实现土壤中有机污染物原位阻控-根际消解的双过程。生物炭,可谓有机污染农田土壤原位修复界的“潜力股”。
Figure:Diagram of reduced uptake of POPs (taking PAHs as an example) in the rhizosphere amended with bio. Modified from Ni et al. (2018)
问题与展望:目前,有关生物炭阻控土壤中持久性有机污染物环境风险的报道较多,但是立足长期效应的探究还较少。一方面,土壤中生物炭与污染物交互作用的长期动态监测研究需要开展;另一方面,需要进行田间尺度下生物炭对土壤微生物群落结构和功能的影响研究。基于农田土壤特征,系统研究不同农艺措施对生物炭-污染物交互作用的影响亟待加强。
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近年来,浙江大学朱利中院士团队致力于研究土壤-生物炭固碳减排的关键影响因素、构建宏观规模化固碳应用情景及估算我国土壤-生物炭固碳减排总体潜力等,为揭示生物炭的环境行为和提高土壤-生物炭固碳减排潜力以促进实现碳中和提供科学依据。近日,他们又揭示了生物炭“土盔甲”的奥秘。今天,就让我们来看一看“土盔甲”有何奥秘,它能为碳封存保驾护航吗?
污泥炭化技术是污泥资源化处置的研究热点之一。通过中国期刊全文数据库和WebofScience核心合集数据库,对2000年—2020年发表的关于污泥基生物炭的文献进行检索与综述分析。详细分析了污泥基生物炭研究的年度发文量和研究热点,讨论了现有制备技术的优缺点及未来发展趋势,同时,结合污泥基生物炭的理化性质特征,探讨其在污染物固定、土壤改良及延缓气候变化等领域应用的研究现状。
以砷(As)污染红壤为研究对象,以耐污染能力强的赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)为土壤动物,采用生物学模拟试验方法,探讨了铈锰改性生物炭(Cerium-manganesemodifiedbio,MBC)与蚯蚓联合作用对As污染红壤的稳定化效应。
本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析,总结生物炭的改性方法,简要阐述改性生物炭在环境(土壤和水体)污染修复中的应用,并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状,最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。
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大量研究表明,制备温度会造成生物炭的表面空隙结构、官能团的数量、种类等特性的不同,是影响生物炭对重金属吸附性能的重要因素之一。但对于城市污泥控制热解温度制备生物炭对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性研究仍较少。本文针对不同热解温度制备污泥生物炭对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性进行系统研究,以污泥为原料,不同温度梯度热解制备生物炭,对其性质进行表征分析,在不同pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间的条件下,研究热解温度对生物炭吸附Cr(Ⅵ)的影响,以期为生物炭对重金属的吸附特性提供参考。
核桃壳生物炭BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38,弱酸可提取态Cd含量减少了17.02%、20.20%、24.53%,可还原态Cd含量减少了8.9%、19.1%、38.2%,可氧化态Cd含量增加了44.83%、78.45%、100%,残渣态Cd含量增加了66.03%、71.43%、89.21%。同时,土壤pH与土壤中弱酸可提取态Cd含量呈显著负相关(P<0.01)。综上,核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。
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GrnFuels可再生柴油及航煤项目位于美国路易斯安那州GreaterBatonRouge港口。该项目日前宣布选择托普索专有的HydroFlex加氢处理和H2bridge制氢技术,以实现其低碳排放指标。此专有技术可使该项目每年捕集约100万吨生物质二氧化碳,并封存于地下深水层中。预计该项目的第一期工程将于2024年完工,届时可
摘要:为探讨不同特性生物炭对土壤-植物体系中典型重金属铅(Pb)和镉(Cd)迁移累积的影响,分别选择花生壳、水稻壳、小麦秸秆、椰壳及生物燃气副产物5种材料制备的生物炭及不同粒径椰壳生物炭作为土壤调理剂,进行多茬蔬菜盆栽试验,研究各茬蔬菜可食用部位生物量及Pb和Cd累积量,土壤理化性质及土壤
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废水的可生化性(Biodegradability),也称废水的生物可降解性,即废水中有机污染物被生物降解的难易程度,是废水的重要特性之一。确定处理对象废水的可生化性,对于废水处理方法的选择、确定生化处理工段进水量、有机负荷等重要工艺参数具有重要的意义。目前对可生化性的参考一般以B/C比作为参考,其实
12月28日,辽宁省生态环境厅、省发展改革委联合召开“辽宁省清洁生产审核相关工作情况”新闻发布会。
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