改性生物炭对农田土壤铬形态分布和酶活性的影响

为研究改性牛粪生物炭对土壤铬形态分布和酶活性的影响,以HNO₃改性牛粪生物炭、FeCl₃改性牛粪生物炭和原始牛粪生物炭为研究对象,研究3种改性生物炭对农田土壤铬形态分布、土壤理化特性和酶活性的影响。结果显示:HNO₃改性牛粪生物炭和FeCl₃改性牛粪生物炭相比于原始牛粪生物炭,比表面积、总孔容、微孔比表面积分别提升了2.86 m²·g^-1、0.004 cm³·g^-1、0.01 m²·g^-1和11.09 m²·g^-1、0.013 cm³·g^-1、2.20 m²·g^-1,但平均孔径分别下降了1.28 nm和3.86 nm。与未改性生物炭相比,改性生物炭官能团种类没有变化,但羟基(—OH)、羧基(—COOH)和羰基(C=O)均得到强化。Cr(Ⅵ)吸附试验中,3种生物炭均表现出良好的吸附效果,尤其是FeCl₃改性牛粪生物炭的吸附效果最优,最大吸附量达到15.90 mg·g^-1。土壤培养试验结束时(60 d),添加生物炭的土壤酸可溶态、可还原态和可氧化态铬含量分别比未添加生物炭土壤降低0.97%~2.15%、0.28%~0.94%、4.70%~9.40%。而在添加改性生物炭的土壤中残渣态铬含量(42.3%~45.2%)显著高于添加未改性生物炭的土壤(38.6%)和对照土壤(32.8%)。相关性分析结果表明,生物炭主要通过提高土壤pH、阳离子交换量和有机质含量,促进土壤中的酸可溶态铬向残渣态转化,其中FeCl₃改性牛粪生物炭的促进效果最优。生物炭的添加降低了土壤中铬的毒害作用,同时提升了土壤中脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性,其中改性生物炭对土壤酶的促进效果优于原始生物炭。研究结果证明改性生物炭可以作为一种低成本、环保的吸附剂来有效修复Cr(Ⅵ)污染土壤。     

磷改性生物炭对土壤中磷溶出的影响

为探究生物炭及其改性生物炭对土壤中磷溶出的影响，分别制备了3种温度(300、500、700℃)棉花秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭和牛粪生物炭，并采用磷酸浸渍-热解法制备了改性生物炭，测定生物炭改性前后磷组分含量(0.25 mol·L^-1硫酸提取的H₂SO₄-P，去离子水提取的H₂O-P,0.5 mol·L^-1碳酸氢钠提取的NaHCO₃-P和0.1 mol·L^-1氢氧化钠提取的NaOH-P)，开展了生物炭改性前后磷的动力学溶出和对土壤中磷连续溶出影响的试验。结果表明：磷酸改性后生物炭中各组分磷含量都有大幅度增加，不仅与炭化温度有关，而且与原料的种类相关，300℃棉花秸秆生物炭改性前后含量变化最大，H₂SO₄-P含量由3.052mg·g^-1增加到350.322 mg·g^-1。生物炭中磷的动力学溶出结果显示，磷酸改性能使生物炭的磷溶出量大幅度增加，700℃棉...     

锰铁氧体改性生物炭对四环素的吸附性能研究

为了提高生物炭对四环素(TC)的吸附效果,通过共沉淀和热解法制备了锰铁氧体改性的橘子皮生物炭(BC@MnFe₂O₄),采用SEM、BET、XRD、FT-IR和XPS对不同生物炭进行表征分析。通过批处理实验研究了初始pH、生物炭用量、TC浓度、共存离子对BC@MnFe₂O₄吸附TC的影响。结果表明,锰铁氧体可均匀负载到生物炭表面。相比于原始生物炭,BC@MnFe₂O₄具有更丰富的孔隙结构,比表面积由改性前的2.86 m²·g^-1,提高到306.12 m²·g^-1。FT-IR结果显示队BC@MnFe₂O₄表面存在—OH、—Mn—O、—Fe—O官能团。BC@MnFe₂O₄对TC的最大吸附量可达167.50 mg·g^-1,是原始生物炭(13.21 mg·g^-1...     

TiO2-SiO2改性香蕉皮生物炭对水中二氯喹啉酸吸附性能研究

为了寻找有效去除污水中二氯喹啉酸(QNC)的方法,以农业废弃物香蕉皮为原料,磷酸、TiO₂和SiO₂为活化剂,制备了TiO₂-SiO₂改性香蕉皮生物炭(Ti-Si-BC)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、比表面积法(BET)和元素分析(EDS)等手段对改性前后生物炭的物理化学性质进行表征,研究了Ti-Si-BC对QNC的吸附机理以及接触时间、初始浓度、温度和吸附剂用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:磷酸、TiO₂和SiO₂的协同改性显著提高了生物炭的比表面积并增加了吸附点位。在QNC初始浓度为60 mg·L^-1时,Ti-Si-BC对QNC的吸附率是天然香蕉皮生物炭(BC)的2.5倍。Ti-Si-BC对QNC的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,说明吸附包括表面的物理吸附和内部的化学扩散。等温吸附过程更符合Freundlich模型,说明吸附为非均相多层吸附。热力学结果表明该吸附为吸热的自发反应。T...     

磺化改性腐植酸的制备及其在含锌废水处理中的应用

以氯磺酸为磺化试剂,与腐植酸发生磺化反应,制备得到磺化改性腐植酸,研究腐植酸及磺化改性腐植酸在不同pH值、不同用量及不同沉降时间下对模拟含锌废水中Zn²⁺的去除能力。对100 mL含100 mg·L^-1 Zn²⁺的模拟废水进行处理,当pH值为3.0、沉降时间18 h、磺化改性腐植酸用量为0.8 g·L^-1时,絮凝效果最佳,Zn²⁺去除率达到92.66%。说明磺化改性腐植酸可提升其对Zn²⁺的絮凝性能,为磺化改性腐植酸的应用奠定基础。     

大口黑鲈CO2麻醉保活运输工艺研究

试验对大口黑鲈进行CO₂麻醉保活研究,探究了不同CO₂浓度、水温、包装运输方式对大口黑鲈麻醉效果和存活率的影响。结果表明,CO₂浓度为100 mg·L^-1时不能达到完全麻醉的效果,200、300、400和500 mg·L^-1CO₂浓度均能对大口黑鲈进行完全麻醉,其中CO₂浓度为200 mg·L^-1保活时间24 h以上,保活率为100%。水温控制在15~20 ℃时能保证大口黑鲈的麻醉保活运输24 h后的存活率达100%。在3种包装方式中,保温箱充液氧运输方式比打包袋和保温箱增氧泵曝气的保活效果好。综上,在200 mg·L^-1的CO₂浓度、(10±1)mg·L^-1氧气浓度、15~20 ℃水温条件下,对大口黑鲈麻醉30 min后,采用保温箱充液氧运输方式,大口黑鲈保活运输24 h,存活率达100%。     

新疆精河枸杞种子耐盐特性研究

为充分利用新疆盐渍土地并促进枸杞大面积推广栽培，以新疆精河枸杞种子为试验材料，研究其在不同浓度的NaCl和Na₂SO₄盐溶液中的发芽情况。通过不同浓度的盐胁迫处理，测定枸杞种子的发芽率、发芽势和发芽指数。结果表明，当NaCl溶液浓度在20～60 mmol·L^-1时发芽率、发芽势和20～40 mmol·L^-1时发芽指数均高于对照，但是差异不显著；NaCl溶液浓度在80～100 mmol·L^-1时，精河枸杞种子发芽率、发芽势、发芽指数低于对照，且除80 mmol·L^-1时发芽指数外均差异不显著(P>0.05);NaCl浓度达到120 mmol·L^-1时精河枸杞种子发芽率、发芽势和发芽指数低于对照，发芽指数存在极显著差异(P<0.01);Na₂SO₄盐溶液处理时，溶液浓度在20～120 mmol·L^-1范围内精河枸杞种子的发芽率、发芽势和发芽指数均低于对照；Na<...     

燕麦种子萌发和幼苗生长盐碱耐性综合鉴定及评价

为提高盐碱土地资源利用效率,筛选燕麦耐盐碱种质及耐盐碱评价指标。本研究通过1∶1(NaCl∶NaHCO₃)盐碱混合液对皮燕麦“坝燕4号”和裸燕麦“白燕2号”种子萌发期及苗期进行盐碱胁迫处理,设50mmol·L^-1(C₁)、100mmol·L^-1(C₂)、150mmol·L^-1(C₃)200mmol·L^-1(C₄)4个胁迫摩尔浓度,以蒸馏水为对照(CK),种子萌发期测定发芽势和发芽率,苗期测定根系、叶片抗氧化保护酶及渗透调节物质,利用主成分分析、相关分析等方法对参试不同浓度下2个燕麦品种进行耐盐碱综合评价及耐盐碱指标筛选。结果表明,盐碱胁迫对所测定的指标整体表现出抑制作用,同胁迫浓度下,发芽势、发芽率以及苗期根系、叶片抗氧化性能、渗透调节物质含量“白燕2号”均优于“坝燕4号”。通过主成分分析将苗期根系、叶片所测定的7个指标转换成2个主成分,根系、叶片累积方差贡献率分别为87.956%和95.2...     

氨基改性磁性棉秆生物质炭材料吸附Pb2+研究

针对重金属离子Pb²⁺的环境污染问题，本实验探究氨基改性磁性生物质炭吸附剂对Pb²⁺的吸附效果和机理。将棉花秸秆破碎过筛，于马弗炉中400℃热裂解得生物质炭并进行赋磁，再以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为改性试剂对磁性生物质炭进行改性修饰，制得氨基改性磁性生物质炭材料(NMBC)。采用SEM、XRD、FT-IR、VSM对其进行表征，研究NMBC的稳定性及对Pb²⁺的吸附性能，实验表明溶液pH值、竞争性阳离子(Na⁺,K⁺,Ba²⁺)和温度均会对吸附Pb²⁺造成一定影响。NMBC循环吸附4次后，仍具有一定吸附量。NMBC对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学模型，k₂=1.97×10^-3g·mg^-1·min^-1,qe=70.29 mg·g^-1；等温吸附数据符合Langmuir模型，NMBC对Pb^...     

改性废白土炭复合材料对恩诺沙星的吸附效应分析

以废白土为原料,分别在300、500℃和700℃条件下限氧热解制备废白土炭复合材料A&C300、A&C500、A&C700,采用H₃PO₄活化法对复合材料进行改性制备HA&C300、HA&C500和HA&C700,分析改性前后复合材料对恩诺沙星(ENR)的吸附效应,筛选出吸附效果最佳的材料;采用比表面积测试仪、扫描电镜-能谱分析、透射电镜、X射线光电子能谱仪及傅里叶红外光谱仪对筛选出的材料进行结构表征;研究改性复合材料吸附ENR的影响因素(ENR浓度、复合材料投加浓度和溶液pH),并结合吸附动力学、等温吸附模型和吸附热力学探究其对ENR的吸附作用机制。结果表明:未改性的废白土炭复合材料对ENR吸附效果较差,而采用H₃PO₄改性后的复合材料对ENR吸附效果均有所提升,其中HA&C300吸附效果最佳;与A&C300相比,HA&C300表面官能团丰富度和含氧官能团数量增加,疏水性增强,比表面积和总孔容分别为45.72 m²·g^-1和0.10 cm³·g^-1,分别是A&C300的1.54倍和1.59倍;当ENR初始浓度为10 mg·L^-1时,HA&C300对ENR吸附的最佳参数为投加浓度0.5 g·L^-1、pH 6,此时去除率最高达到92.34%,是A&C300去除率的2倍,最大吸附量达66.79 mg·g^-1。HA&C300对ENR的吸附过程符合拟二级动力学方程和Freundlich模型,吸附过程主要受控于化学吸附,为自发的吸热反应,吸附机制包括氢键、π-πEDA、疏水作用和孔径填充。     

玉米幼苗根系对Cr（Ⅲ）的吸收动力学特征及途径探讨

为探讨玉米幼苗对Cr(Ⅲ)的吸收途径,通过水培试验方法,研究了不同Cr(Ⅲ)处理浓度(0～20 mg·L^-1)对玉米幼苗Cr(Ⅲ)的吸收动力学特征的影响,以及ATP酶抑制剂、离子通道抑制剂、Fe(Ⅲ)对玉米幼苗根系Cr(Ⅲ)吸收的影响。结果表明：玉米幼苗根系吸收Cr(Ⅲ)的最大吸收速率(V_max)为121.4 mg·kg^-1·d^-1,显著高于地上部的16.3 mg·kg^-1·d^-1(P<0.05);根系吸收Cr(Ⅲ)的离子载体与离子的亲和力(Km)为12.2 mg·L^-1,显著低于地上部分的180.8 mg·L^-1(P<0.05)。ATP酶抑制剂Na₃VO₄显著抑制了玉米幼苗根系对Cr(Ⅲ)的吸收(P<0.05)。Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃和K⁺通道抑制剂C₈H<...     

巯基改性生物炭对水中甲基汞的吸附

为探讨巯基改性生物炭对甲基汞的吸附特征及机理,以牛粪、污泥、竹屑为原料制备热解生物炭,并利用3-巯丙基三甲氧基硅烷分别对其改性,采用元素分析、电镜扫描和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的生物炭进行表征,结合等温吸附实验和吸附动力学实验,对比研究不同原料改性生物炭对甲基汞的吸附性能并探讨其吸附机理。结果表明:通过O—Si基团的成功引入证明巯基改性成功,巯基改性后的生物炭对甲基汞的吸附能力增强,主要归因于含硫基团(—SH、C—S)与甲基汞离子有较强的络合能力。改性后,3种生物炭对甲基汞的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附方程。巯基改性生物炭对甲基汞的最大拟合吸附量达到526~1450ng·g^-1,显著高于未改性生物炭(331~533 ng·g^-1),改性组生物炭的吸附速率常数k₂(1.800~2.640)明显高于未改性组生物炭(0.014~0.156)。研究表明,巯基改性生物炭吸附甲基汞主要是通过其表面引入的—SH和C—S等官能团,与甲基汞形成—SHgCH₃和(CH₃Hg)₂S等络合物,从而有效去除水中甲基汞。     

生物炭与无机氮配施对稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响

【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥（CK）、常规施氮（180 kg·hm ^-2）（IF）、常规施氮+10 t·hm ^-2生物炭（IF+C）、减氮30%+10 t·hm ^-2生物炭（RIF+C）。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH₄和N₂O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH₄和N₂O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】（1）稻季CH₄和N₂O排放呈现明显的季节性变化规律。CH₄排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N₂O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH₄排放通量分别为0.01—48.97 mg·m ^-2·h ^-1和0.36—18.08 mg·m ^-2·h ^-1,N₂O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m ^-2·h ^-1和0.01—0.28 mg·m ^-2·h ^-1。2018年各处理CH₄和N₂O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m ^-2·h ^-1和0.02—0.04 mg·m ^-2·h ^-1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m ^-2·h ^-1和0.05—0.08 mg·m ^-2·h ^-1。（2）与CK相比,无机氮肥的施用对CH₄排放没有影响,但显著提高了N₂O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施（IF+C、RIF+C）显著降低N₂O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH₄排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH₄和N₂O排放差异不显著。CH₄排放是综合增温潜势（GWP）的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。（3）氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理（IF+C、RIF+C）显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N₂O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。     

生物炭和脱硫石膏混施对稻田碳排放的影响

为探究脱硫石膏和生物炭混施对稻田CO₂、CH₄减排和碳收支的影响,在黄壤性稻田中设置了生物炭与脱硫石膏施用剂量比不同的6个处理,并利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、CH₄排放通量进行了为期一年的监测。试验的6个处理分别为裸地(B)、种植水稻(R)、种植水稻+4 t·hm^-2生物炭(RC4)、RC4+4 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G4)、RC4+8 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G8)和RC4+16 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G16)。结果表明,处理R在稻季的CH₄排放量为86 kg·hm^-2;单施生物炭使CH₄排放量增加了52%,进一步混施脱硫石膏则使CH₄排放量下降了69%～91%。各处理在休闲期的CH₄排放量都比较低(6.24～13.4 kg·hm^-2)。施用生物炭和脱硫石膏...     

7种植物源活性成分对百香果蓟马的毒力和驱避行为测定

为了研究7种植物源活性成分对百香果蓟马毒力和诱驱行为，采用室内毒力测定方法测定植物源活性成分对百香果蓟马的毒力，应用嗅觉仪检测植物源活性成分对百香果蓟马的驱避性。结果表明，7种植物源成分对百香果蓟马毒力为：马鞭草烯酮(LC₅₀=157.359 mg·L^-1)>丁香酚(LC₅₀=312.678 mg·L^-1)>D-柠檬烯(LC₅₀=370.241 mg·L^-1)>臭椿酮(LC₅₀=421.410 mg·L^-1)>茉莉酸甲酯(LC₅₀=2 704.755 mg·L^-1)>香茅醛>(LC₅₀=5 105.572 mg·L^-1)>槟榔碱(LC₅₀=5 554.923 mg·L^-1);7种植物源成分对百香果蓟马诱驱行为表现为，D-柠檬烯对蓟马有显著的吸...     

两种桑树对盐胁迫的生理响应

为了探究不同品种桑树根部对盐胁迫的生理响应机制,本研究以桂桑和蛋白桑为试验材料,研究3个不同NaCl浓度处理下两个品种桑树根部的生理生化指标变化。结果表明,与正常生长组(CK)相比,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性均随着盐浓度的增加呈现先增加后降低的趋势,且当浓度为50 mmol·L^-1时,两者酶活性都达到最高值;过氧化氢酶(CAT)活性随着盐浓度的增加呈现出持续上升的变化趋势,在盐分浓度从0 mmol·L^-1升高到50 mmol·L^-1阶段,其活性变化趋势比50～100 mmol·L^-1更加明显;盐胁迫后,两种桑树幼苗根部的丙二醛(MDA)含量均低于对照组,且当盐浓度达到100 mmol·L^-1时,桂桑根部MDA含量低于蛋白桑;桂桑根部的过氧化氢(H₂O₂)含量呈现下降的趋势,蛋白桑根部的过氧化氢(H₂O₂)含量呈现先上升后下降的变化趋势。综合两个桑树品种根系的生理生化...     

改性废纺织基生物炭的性能及其吸附特性研究

[目的]研究改性废纺织基生物炭的性能及其吸附特性。[方法]通过对纺织废物改性,对制备出的生物炭进行产率、元素组成、SEM谱图、红外谱图、pH等的研究,确定出改性废纺织基生物炭的性能和吸附特性。[结果]炭化温度为400℃时,改性生物炭含碳量增加了7.2%,产率增加了15.1%,pH呈弱碱性。改性样得到的生物炭中含有—OH、—CH₃、—CH₂、■基团,表面结构有大量的微孔和中孔,碘和亚甲基蓝吸附值都很高,有较好的吸附能力和脱色能力,Cr（Ⅵ）初始浓度为80、150 mg/L时,平衡吸附量分别为7.3、27.6 mg/g,对废水中Cr（Ⅵ）有较好的吸附效果。[结论]改性废纺织基生物炭含碳量高,吸附效果好,具有化学稳定性,可应用于水体中重金属污染物的吸附。     

响应面法优化酿酒酵母发酵产谷胱甘肽工艺

为了探索酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽(Glutathione, GSH)的最佳工艺条件。在单因素试验基础上,通过Plackett-Burman试验结合响应面设计方法对液体发酵培养基进行优化。结果表明：酿酒酵母发酵生产GSH的最优培养基配方为葡萄糖71 g·L^-1、酵母膏4 g·L^-1、NH₄Cl 6 g·L^-1、KH₂PO₄ 2.0 g·L^-1、MgSO₄ 0.5 g·L^-1,pH 6.0,在此条件下,GSH理论产量达79.51 mg·L^-1。经3批次平行试验验证,GSH实际产量均值为80.5 mg·L^-1,与预测值相近,较优化前产量(65.03 mg·L^-1)提高了约19.2%。     

黑加仑稳定增殖体系的建立

本试验以两年生黑加仑盆栽苗新梢为外植体,探索在不同无机盐含量、蔗糖浓度、不同植物生长调节剂配比的条件下,黑加仑腋芽诱导、萌发的最优条件,并结合试管扦插的方法建立黑加仑稳定增殖体系。结果表明,黑加仑腋芽诱导的最优条件为:1/2 MS+0.5 mg·L^-1 IAA+2.0 mg·L^-1 GA₃+20 g·L^-1蔗糖;在MS+0.25 mg·L^-1 IAA+2.0 g·L^-1活性炭+20 g·L^-1蔗糖的培养基上可获得生长健壮的黑加仑组培壮苗。本试验建立了黑加仑组培稳定增殖体系,可为黑加仑工厂化育种及其相关研究奠定一定基础。     

β-环糊精功能化生物炭对重金属复合污染土壤的修复研究

为探究β-环糊精功能化生物炭对重金属复合污染土壤的修复，采用微波辅助一锅法快速制备乙二胺四乙酸交联β-环糊精改性生物炭(BC-CD_MW)并应用于土壤Pb和Cd的修复。BC-CD_MW吸附试验结果表明，对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附在60和80 min时可达到平衡且最大吸附量分别为168.37和18.48 mg·g^-1。土壤修复试验结果表明，与CK和BC相比，添加BC-CD_MW可有效促使Pb和Cd的不稳定形态向残渣态转化21.53%和30.54%，降低其迁移和生物可利用性。通过土壤理化性质分析，BC-CD_MW的投加未对土壤造成危害，补充土壤中有机碳含量。可见，BC-CD_MW可作为土壤Pb和Cd修复的有效材料。