生物质炭降解过程中易氧化部分定量方法及性状研究

【摘要】生物质炭是生物质在完全或部分缺氧的条件下不完全热解的产物,它在土壤和大气物质循环中起着重要作用。生物质炭在环境中具有一定的稳定性,发生缓慢的降解,并参与有机碳的循环。与土壤中其他形态的有机质相比,生物质炭的降解尚处于起步阶段,存在诸多主导其反应的因素,也可能存在着未知的致使生物质炭大量损失的途径。各国学者通过各种方式探讨生物质炭降解过程中表面性状发生的变化。生物质炭具有相对稳定性,其在环境中的降解程度可以通过生物质炭表面性状的变化来体现,如氧浓度升高、比表面积增加、CEC增加,而表面酸碱度降低、零点净电荷减少,以及表面负电荷减少、正表面电荷增加,含氧官能团出现等。而反映生物质炭的降解量通过对其矿化过程中释放的C02定量实现,但此方法或许低估了环境因素对生物质炭的影响。生物质炭的降解始于表面并延伸至内部,于是假设会在生物质炭表面形成易氧化部分,这部分的抗氧化性有别于生物质炭内部。本文选用稻壳炭为研究对象,将其洗涤处理、氧化、培养。首先探讨易氧化部分的定量方法；其次研究前处理方式对生物质炭易氧化部分的影响；最后在此基础上,通过分析易氧化部分性状和组成,进一步探讨生物质炭易氧化部分生成及保护机制,从而为生物质炭环境效应的研究提供一个新思路,为探讨土壤生物质炭稳定机制和环境行为提供一定的理论基础。本文的研究结果如下：(1)借鉴土壤易氧化有机质的测定原理,选择K2Cr2O7做为氧化剂,氧化各种处理后培养的生物质炭,对生物质炭降解形成的易氧化部分定量。探讨氧化剂浓度范围、外加热温度、氧化剂与浓H2S04比例、氧化时间等因素,从而初步确定K2Cr2O7/浓H2S04法的氧化条件：K2Cr2O7浓度范围0.35～0.55mol·L-1,100℃水浴40分钟,浓H2SO4与K2Cr2O7体积比2：1。(2)洗涤处理对培养前、后生物质炭表面性质产生影响,得出水-乙醇交替洗涤的前处理方式较好；但洗涤处理仍有残留物,为去除残留物对生物质炭降解产生的易氧化部分定量的干扰,洗涤处理后增加氧化剂氧化生物质炭这一环节是有必要的。(3)将生物质炭水-乙醇交替洗涤处理、氧化剂氧化后培养,用探讨的氧化法对培养前、后生物质炭的表面易氧化碳进行定量,得出降解过程中生物质炭表面确实形成易氧化物质,且培养后生物质炭表面含氧量升高,酚羟基、脂类物质含量增加。
【作者】杨旻；
【导师】代静玉；
【作者基本信息】南京农业大学，环境工程，2013，硕士
【关键词】生物质炭；降解；易氧化部分；抗氧化性；表面性质；

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