本文關(guān)鍵詞：牦牛糞生物炭老化對納帕海高原濕地農(nóng)田土壤氮流失的影響研究　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,生物炭作為一種新型吸附劑在土壤改良方面具有較好的應(yīng)用前景,生物炭的應(yīng)用不僅能夠使得生物質(zhì)資源得到有效利用,而且能夠吸附環(huán)境中的污染物,使其應(yīng)用越來越廣泛,生物炭的老化問題亦成為研究人員的研究重點(diǎn)。本論文以納帕海高原濕地為研究背景,采用當(dāng)?shù)刎S富的牦牛糞為生物質(zhì)原料,通過在缺氧條件下對牦牛糞進(jìn)行熱解制備生物炭,研究熱解溫度對牦牛糞生物炭理化性質(zhì)的影響,以及生物炭對氨氮的吸附作用及機(jī)理。模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境對制備所得牦牛糞生物炭分別進(jìn)行凍融循環(huán)(物理老化)、生物老化、化學(xué)氧化等老化作用,并研究不同的老化作用對生物炭理化性質(zhì)的影響及對氨氮的吸附行為的變化。最后通過室內(nèi)土柱模擬實(shí)驗(yàn),探討牦牛糞生物炭的輸入對土壤淋濾液性質(zhì)的影響及其抑制土壤氮流失的機(jī)理。通過以上研究得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:1、牦牛糞在高溫缺氧的條件下熱解所得的生物炭具有以下特性:(1)表面帶負(fù)電:(2)表面含有豐富的-OH、-COOR、C=C、C=O等含氧官能團(tuán);(3)表面粗糙,孔隙發(fā)達(dá),表現(xiàn)出具有吸附NH4+的基礎(chǔ)。熱解溫度高,牦牛糞生物炭的產(chǎn)率、陽離子交換量(CEC)、Zeta電位、各元素含量(C、N、O、H)、表面官能團(tuán)(C=O、COOR、C-OH)減少;而生物炭的堿性、比表面積、孔容/孔徑增加。這些理化性質(zhì)直接影響其對氨氮吸附作用的強(qiáng)弱,其中CEC、BET、表面酸性官能團(tuán)是主要影響因素。當(dāng)溶液中NH4+初始濃度為20 mg·L-1吸附達(dá)到平衡時,三種熱解溫度的生物炭對氨氮的吸附率為:BC450(55.8%)BC300(51.6%)BC600(41.1%),BC450對氨氮的吸附效果最好。2、牦牛糞生物炭對氨氮的吸附行為表現(xiàn)為同時存在著多分子層不均勻吸附和單分子層吸附,吸附行為以化學(xué)吸附為主,同時伴隨著物理吸附。物理老化作用不改變生物炭對氨氮的吸附作用機(jī)理。3、牦牛糞生物炭的物理老化、生物老化和H202氧化均會對其自身理化性質(zhì)產(chǎn)生影響,生物炭發(fā)生老化后理化性質(zhì)的變化如下:(1)C含量降低,O含量增加,C/O降低;(2)CEC顯著增加,pH值及Zeta電位顯著降低,其中,BBC300、BBC450 和 BBC600 的 CEC 分別增加了 4.2 倍、4.6 倍、2.3 倍;(3)COOR 官能團(tuán)顯著增加,PBC和BBC的比表面積增加。但是不同的老化方式對生物炭的理化性質(zhì)的影響程度不同,生物炭的CEC、酸性官能團(tuán)、比表面積和pH值是影響其吸附氨氮的關(guān)鍵性因素。老化炭對氨氮的吸附率大小為:生物老化炭物理老化炭H2O2氧化炭。4、生物炭的輸入量與土壤淋濾液的累積淋濾體積呈反比,與淋濾液的電導(dǎo)率呈正比,輸入量對淋濾液的pH值影響不明顯。生物炭表面疏松多孔,可以吸持水分而提高土壤的持水能力,降低養(yǎng)分的流失,而生物炭表面帶負(fù)電荷使其能夠吸附土壤中的氨氮。生物炭輸入量為0.5%時就能夠使得土壤淋濾液中的氨氮、硝態(tài)氮及總氮的淋失量減少,且總氮的淋失量與生物炭輸入量呈反比;生物老化炭輸入土壤中能夠降低硝態(tài)氮和總氮的流失,但與未老化的生物炭相比,其吸附性能減弱。牦牛糞生物炭應(yīng)用于土壤中能夠有效控制氮肥的流失,且能夠改良土壤。本文的研究成果為實(shí)現(xiàn)高原濕地生物質(zhì)資源的有效利用提供重要依據(jù),對保護(hù)納帕海濕地水環(huán)境和土壤環(huán)境提供重要的理論支撐。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S156

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本文編號：1316952