Black carbon decomposition under varying water regimes
水热碳化——精选推荐
⽔热碳化定义：⽔热碳化以⽣物质为原料,⽔作为液相反应介质,在⼀定温度(150-250℃)和压⼒(2-10 MPa)下,将⽣物质转化为以⽣物炭为主的⼀系列⾼附加值产物。
⽔热碳化是⼀种⾼效的废弃⽣物质资源化技术。
⽔热碳化是指将⽣物质废弃物置于⾼温(150-350℃)⽔溶液中停留⼀段时间,脱⽔脱羧形成具有明确理化性质的固体产物。
⽔热碳化是将⽣物质转化为更⾼能量密度形式的碳的⼀种有效途径,也是制备⽣物质炭材料和⽣物油的重要⽅法。
⽔热碳化温度、时间：本⽂采⽤废弃⽣物质松⼦壳和⽟⽶芯作为原料,分别在不同的⽔热碳化温度(180℃、200℃、230℃)下反应5 h,利⽤扫描电⼦显微镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、元素分析、含氧官能团测定等⼿段对所得⽔热炭进⾏了详细的表征。
SEM显⽰当温度达到220℃时,碳化物表⾯开始形成微球结构,且随着温度和时间的增⼤,微球结构均⼀性、分散度越来越好。
在温度为200℃时,分别利⽤Fe3+、柠檬酸作为添加剂。
结果表明,Fe3+、柠檬酸均能促进⽣物质的⽔热碳化过程，所得⽔热炭的热值提⾼了20-40%，SEM显⽰，添加Fe3+的⽟⽶芯和松⼦壳⽔热炭表⾯⽣成的炭微球数量显著，且球形完整、粒径较⼤、表⾯光滑；添加柠檬酸的⽔热炭表⾯的炭微球粒径在纳⽶级别,呈现致密的蜂窝状。
在反应温度260℃、停留时间为1h时，⽣物炭能量密度已经提⾼了69.45%，获得了较⾼的能量密度，进⼀步提⾼反应剧烈程度能提升的能量密度有限。
扫描电镜分析说明经过⽔热碳化处理的⽣物炭整体呈现碎⽚状态，并伴有⼤量蜂窝状结构，可能是脱羰基反应导致稻草内部的纤维素、半纤维素⼤量分解。
在反应温度260℃,停留时间1h时，固相产物吸⽔率较低，故此条件下⽣物炭的性能良好，是制备⽣物炭的较适宜条件。
与⼲法碳化相⽐，⽔热碳化保留了较多的有机碳。
⼲法碳化后的污泥炭较原污泥呈现弱碱化，⽽⽔热碳化则显⽰酸化趋势。
此外,与⼲法碳化相⽐，⽔热碳化在富集有效营养元素(磷、氮)和固定重⾦属浸出风险上均表现出明显的优势。
生物黑炭的施加对连云港滨海盐碱土的改良作用
赵 宇侠 ， 周 正 ， 祝 春 水
（ 淮海工学 院 化学工程学院 ， 江 苏 连 云 港 ２ ２ ２ ０ ０ ５ ）
摘 要 ： 为 了 了 解 生 物 黑 炭 的 施 入 对 连 云 港 滨 海 盐碱 土 的 改 良效 果 ， 采 用 田 间试 验 研 究 了 生 物 黑炭
施 入 量对 盐碱 土土壤 性状及 小麦 温 室气体排 放 量的影 响 。结 果表 明， 生 物 黑炭 施入 对 中度 盐化 滨
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｎｏ ． ４
Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ６ ６ ８ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ３
生物 黑炭 的施 加 对 连 云 港 滨 海 盐碱 土 的 改 良作 用
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｕｎ ｄｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｇｉ ｃ ａ ｌ ｂｌ ａ ｃ ｋ ｃ ａ ｒ ｂ ｏｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｏｉ ｌ ｏ ｆ Ｌｉ ａ ｎ ｙｕ ｎｇ ａ ｎｇ Ｃｉ ｔ ｙ，ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂｉ ｏｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｌ ａ ｃ ｋ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｗａ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ａ ｍｏ ｕ ｎｔ ｏ ｆ ｓ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ — ａ ｌ — ｋａ ｌ ｉ ｓ ｏ ｉ ｌ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ｉ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｗｈｅ ａ ｔ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈｏ ｕｓ ｅ ｇ ａ ｓ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｍｅ ｔ ｈ— ｏ ｄ ． Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｍｏｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｏ ａ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｌ ｉ ｎｅ ｓ ｏ ｉ １ ｓ ａ ｌ ｉ ｎｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｏ ｔ ａ ｍｅ ｌ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
采煤塌陷水体温度和pH值对底泥氮磷释放影响
第41卷第4期安徽理工大学学报(自然科学版)2021年7月Journal of Anhui University of Science and Technology(Natural Science)Vol.41No.4Jul.2021采煤塌陷水体温度和pH值对底泥氮磷释放影响陈晓晴，高良敏，胡友彪，张海涛(安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001)摘要:磷释放会引发水体富营养化等一系列环境问题。
通过现场采样、室内测试和模拟实验,研究分析了水体不同温度和pH值条件下底泥氮、磷释放的变化特征及其影响机制。
研究结果表明：底泥中氮、磷释放的最佳水体温度是15玄，温度过高(工30七)或过低(W5P)都不利于底泥中氮、磷的释放;pH值对底泥释氮和释磷的影响机制不同，随着pH值的增加(pH=6,8,10)底泥释氮量减小，而释磷量增加。
研究成果对采煤塌陷区水体富营养化防控具有一定参考价值。
关键词:采煤塌陷区;水体;氮;磷;温度;pH值中图分类号：X821文献标志码:A文章编号：1672-1098(2021)04-0012-06Effects of Temperature and pH Value of Water in Coal Mining Collapse on the Release of Nitrogen and Phosphorus from SedimentCHEN Xiaoqing,GAO Liangmin,HU Youbiao,ZHANG Haitao (School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui232001,China) Abstract:The release of nitrogen and phosphorus in sediment will cause a series of environmental problems.The variation characteristics and influence mechanisms of nitrogen and phosphorus release in sediment under different water temperatures and pH value were analyzed by field sampling,laboratory testing,and simulation experiments.The results showed that15°C was the best water temperature for nitrogen and phosphorus release,the temperature too high(M30弋)or too low(W5%)was not conducive to the release of nitrogen and phosphorus in sediment・In addition,the effect of pH value on nitrogen and phosphorus release in sediment was diffeTent.As pH value increased(pH=6,8,W),nitrogen release in sediment decreased while phosphorus release increased. The research results have a certain reference value for the prevention and control of water body eutrophication in coal mining subsidence areas.Key Words:coal mining subsidence area;water body;nitrogen;phosphorus;temperature;pH value煤炭是我国的主要能源，其中95%都来自于地下开采UM。
碳酸盐研究与全球变化
3．生命效应对壳体δ180值的影响
生物在造壳过程中所吸取的氧同位素组分还 受到生物自身的生长速率、新陈代谢、光合作 用等多种生命效应的影响与干扰，即所谓“生 物个体的分馏作用”。
只有当生物体内δ180值与海水的氧同位素达 到平衡，才可有效指示古海洋环境。有孔虫与 软体动物壳体的δ180值与海水基本保持平衡，因 此常用来指示古海洋环境。
4氧同位素应用
（l）查明地质时期海水古温度的变化趋势 通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪（约7000 万a前）以来全球气候有逐渐变冷的趋势。 Emiliani（1954）根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增的趋 势，确定了自白垩纪以来，全球大洋深水平均温度曾 从13oC逐渐下降到目前的2oC左右。 由于在任何时候、任何地区，底栖有孔虫氧同位 素温度始终低于浮游有孔虫的氧同位素温度，表明大 洋的底层水系由高纬地区的表层水下沉扩散而来，所 以，从新生代底层水的这种变冷趋势可以推出高纬地 区的表层水以致大气圈也存在着逐渐变冷的趋势。
2．物理因素对壳体δ13C值的影响
与对氧同位素值的影响相比，温度、 盐度等物理因素对壳体δ13C值分馏作用的 影响很小。
一般说来，温度1oC的变化可引起δ18O 值 O.2‰ 的 变 化 ， 但 仅 能 使 δ13C 值 发 生 0.035‰ 的 变 化 。 尽 管 如 此 ， 在 一 定 条 件 下， δ13C值仍可以配合其它标志作为推 断古温度变化的一种辅助资料。
海洋生物量的变动可以通过深海区生物成 因沉积物的沉积速率差异得到证明。因此， 大气中CO2含量的变化不仅反映了气候的变动， 还可以间接地标志大洋生物量的变异。
目前来讲，用以最直接量度古代CO2含量的手 段是从极地冰心的气泡包裹体中直接测出地史时
黑土颗粒态有机碳与矿物结合态有机碳的变化研究
黑土颗粒态有机碳与矿物结合态有机碳的变化研究黑土是中国最重要的农作物种植基础土壤之一，随着农业发展，黑土土壤研究变得越来越重要，其中研究有机碳的关键地位也越来越显著。
有机碳是植物的重要营养元素，有机碳的分解与合成对土壤的肥力及温室气体的排放起着重要的调节作用。
该研究的主要目的是调查黑土土壤有机碳的动态变化，以深入了解其影响机制。
本项研究采用了基于理化分析结合气相色谱-质谱联用分析技术，以天津市滨海新区为研究区，采集了参与土壤研究的5个站点，包括耕地、林地、湿地和园地等4种不同土壤类型。
结果表明，黑土土壤有机碳总量约为2.46~22.78 g/kg。
更重要的是，黑土土壤有机碳分布情况呈现不同程度的垂直差异，其中黑土颗粒态有机碳的含量大于矿物结合态有机碳的含量。
与耕地土壤相比，黑土土壤林地有机碳总量增加了24.04%，湿地有机碳总量增加了25.12%，园地有机碳总量增加了29.60%，而林地黑土颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的含量比耕地更高。
此外，研究也发现，黑土的湿地和园地有机碳总量分别比耕地高出50.45%和35.27%。
分析了黑土土壤有机碳的几何平均，发现黑土矿物结合态有机碳的几何平均值低于黑土颗粒态有机碳的几何平均值。
此外，研究还发现，黑土土壤中有机碳组成的结构发生了改变，矿物结合态有机碳比较容易受到高温干旱的影响。
综上所述，黑土土壤有机碳的总量和相对比例发生了动态变化，有机碳的分布具有较显著的垂直差异特征，而矿物结合态有机碳更容易受到环境条件的影响。
在此基础上，对土壤修复、土壤养分循环、碳储量及温室效应等问题有着重要的科学意义和应用前景。
因此，深入研究黑土土壤有机碳的变化规律是非常有必要的。
研究发现，养分营养的积累和归还、作物种植方式、环境特性以及农业技术都对黑土土壤有机碳含量产生了不同程度的影响。
该研究的成果将为有机碳的未来研究提供重要的参考依据，从而应用于更广泛的环境调查和监测研究中。
土壤生态系统中黑碳研究的几个关键问题
关键词 ： 黑碳 ；生 物炭 ； 捕获 ；土壤有机碳 库 ；二氧化碳 ；温室气体 碳
中图分 类号 ：Ｘ７ ：Ｓ ５ ４ ７ １ １；Ｐ ６ 文献 标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ７ ．９ ６（ ０ ２）０ —１３０ ６ ４５ ０ ２ １ １０ ５ —６
。
水平？大气 Ｃ ２ Ｏ 浓度 的安全限值是多少？ 目 的 前 讨论和观点仍然存在分歧。如果将 ３ ０ 西 ５ ｘ０ 设定 １ 为大气 Ｃ ２ Ｏ 体积分数 的控制值 ，很显然 ，我们不 仅应该遏制持续增加的人为温室气体排放量 ，还 应该采取一些 有效 的措施减少 大气 中 Ｃ ２ Ｏ 的浓 度 ，既将大气 中的 Ｃ ２ Ｏ 捕获 、并促使碳元素重新 回归地球碳库 、实现碳元素的自然地质循环 。 如何将大气 Ｃ ２ Ｏ 进行捕集与封存是当前的一 个热点问题 ，黑碳这一物质形式有可能为这一 问 题的解决提供路径 。绿色植物通过光合作用吸收 同化大气 中的 Ｃ Ｏ 形成干物质 ，其中一部分 以能 量 、纤维等形式为人类所利用 ，另一部分干物质 则作 为农林业副产物而滞 留于环境 中。当这些副 产物以生物能源的形式被烧掉时 ，其中的碳仍 以 Ｃ ２ Ｏ 的形式返 回到大气中 ，但若通过无氧或低氧 炭化技术对废弃生物质材料进行热裂解 ，原生物
土壤 生态 系统 中黑碳研究 的几个关键 问题
胡 学玉 ，易卿 ， 禹红红
中国地质大学 （ 武汉 ）环境学院，武汉 ４０ ７ ３ ０４
摘要 ：因人类活动 的影 响 ，全球大气 Ｃ ２ Ｏ 浓度 自１５ 年 以来 呈现逐步上 升的趋势 。农 业生产活动 与气 候变化紧 密相 关 ，因 ７０ 土地利用 方式 的改变 以及 高度集 约化的粮食 、食 物生产等农 业活动都有 可能增加ｃ 等温室气体 的排放 。如何 遏制和减少 ０２
木基衍生炭活化过硫酸盐降解污水污染物的研究进展
对木基衍生炭活化过硫酸盐能力的影响，并对木基
衍生炭催化剂的应用前景进行了展望。
（·ＯＨ） 相比，ＳＯ ·半衰期长（ ３０ ～ ４０ μｓ） ，氧化还
原电势高（ Ｅ ０ ＝ ＋ ２．５ ～ ＋ ３．１ Ｖ） 、水体 ｐＨ 适应范围
ｗｉｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｆｔｅｒ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ， ａｌｓｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｒｉｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ ａｆｔｅｒ ｐｙｒｏｌｙ⁃
ｓｉｓ． Ｔｈｅ ｒｉｃｈ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄ ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｈａｒｃｏａｌ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ
ｏｒｇａｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｖｉａ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ
ＬＵＯ Ｊｉａｌｉｎ １ ， ＬＵ Ｈａｉｑｉｎ ２ ， ＨＵＡＮＧ Ｍｅｉｌｉｎｇ ２ ， ＳＨＩ Ｊｉａｎｇｔａｏ ２ ， ＧＡＮ Ｌｕ ２∗ ， ＰＥＮＧ Ｘｕｊｉａｎ １
（１． Ｎａｎｊｉｎｇ Ｐｏｌｉｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００２３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
应的活动场所，不同类型的表面都可以包含活性位
比传统污水处理方法，具有氧化能力强、反应稳定、
点。 炭在作为催化剂时，可为掺杂离子或催化反应
降解效果明显等优势，因此在水体有机污染物处理
提供丰富的活性位点，也有助于增强材料的电导率
领域有很好的应用前景
木质素及其模型化合物水热碳化过程研究现状
第8卷 第6期 新 能 源 进 展Vol. 8 No. 62020年12月ADVANCES IN NEW AND RENEWABLE ENERGYDec. 2020* 收稿日期：2020-07-24 修订日期：2020-09-16 基金项目：国家自然科学基金项目（5207101307） † 通信作者：石 岩，E-mail ：******************文章编号：2095-560X （2020）06-0518-06木质素及其模型化合物水热碳化过程研究现状*刘 玥，石 岩†，迟铭书（吉林建筑大学 市政与环境工程学院，长春 130000）摘 要：木质素作为世界上资源量仅次于纤维素的有机物，是一种尚未得到合理利用的可再生资源，具有较高的热值，是由三种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物，这使得通过化学手段对其进行碳化成为可能。
在现有的处理方法中，水热碳化（HTC ）作为一种简单、高效的产碳方法，具有成本较低且不易造成污染等特点。
本文综述了目前国内外以木质素及其模型化合物为原料进行水热碳化的研究现状，讨论了不同反应条件对碳化结果的影响，并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：木质素；水热；碳；分解中图分类号：TK6 文献标志码：A DOI ：10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.009Research Status of Hydrothermal Carbonization of Lignin andIts Model CompoundsLIU Yue, SHI Yan, CHI Ming-Shu(College of municipal and environmental engineering, Jilin Jianzhu University, Changchun 130000)Abstract: Lignin is a kind of renewable resource which has not been rationally utilized as an organic matter second only to cellulose in the world. It has a high calorific value and is a complex phenolic polymer formed by three alcohol monomers, which makes it possible to carbonize lignin by chemical means. Among the existing treatment methods, hydrothermal carbonization (HTC) is a simple and efficient carbon production method, which has the characteristics of low cost and low pollution. In this paper, the research status of hydrothermal carbonization of lignin and its model compounds at home and abroad were reviewed, the influence of different reaction conditions was discussed, and its future development direction was prospected.Key words: lignin; hydrothermal; carbon; decomposition0 引 言随着环境问题日益严峻，能源短缺问题日渐严重。
餐厨垃圾含水率和碳氮比对黑水虻幼虫养殖过程中气体释放的影响
叶 牧，孔祥平，叶小梅，等．餐厨垃圾含水率和碳氮比对黑水虻幼虫养殖过程中气体释放的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（４）：２２０－２２５．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０４．０３２餐厨垃圾含水率和碳氮比对黑水虻幼虫养殖过程中气体释放的影响叶 牧１，２，孔祥平２，叶小梅２，杜 静２，王 聪２，奚永兰２，张 敏３（１．江苏大学，江苏镇江２１２０１３；２．江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏南京２１００１４；３．南京农业大学资源与环境学院，江苏南京２１００９５） 摘要：近年来，利用黑水虻转化餐厨垃圾并生产饲料蛋白已经成为餐厨垃圾处理的重要途经。
为了评估黑水虻养殖过程中气体排放对环境的影响，采用气体动态吸收采集方法考察不同初始物料含水率、碳氮比（Ｃ／Ｎ）对黑水虻幼虫转化餐厨垃圾过程中ＮＨ３、温室气体释放的影响。
结果表明，提高初始物料含水率、Ｃ／Ｎ均可明显抑制ＮＨ３的释放，ＮＨ３的总释放量最高分别可降低５３．７１％、６１．９５％。
物料含水率、Ｃ／Ｎ对ＣＨ４、Ｎ２Ｏ释放的影响较小，不同养殖条件下的ＣＨ４、Ｎ２Ｏ释放量均较低。
ＣＯ２的释放速率与虫体生长发育紧密相关，当Ｃ／Ｎ为２０．００时，ＣＯ２的释放速率峰值可达（３２４２．６９±６７．０９）ｍｇ／ｈ。
从虫体生长角度看，当物料含水率为７０％、Ｃ／Ｎ为１０左右时更有利于幼虫生长，最佳条件下的总虫质量可达（１．１６±０．０１）ｋｇ，与Ｃ／Ｎ为３０．００的处理组相比，总虫质量提高了７０．５９％，幼虫粗蛋白、粗脂肪含量分别达到（３５．３６±０．２１）％、（３０．９７±０．２７）％。
通过分析餐厨垃圾的基础理化特性对黑水虻养殖过程中气体排放的影响发现，不同初始物料含水率、Ｃ／Ｎ对养殖过程中气体排放及幼虫生长的影响显著，研究结果可为大规模黑水虻养殖过程中环境影响评估和臭气控制技术开发提供理论支撑。
咖啡渣生物炭对水体中阳离子染料的吸附研究
第４期 收稿日期：２０２０－１１－１７基金项目：贵州师范学院大学生创新创业训练计划项目（２０１９５２０１０８８）；贵州师范学院２０１９年度大学生科研项目（２０１９ＤＸＳ０７６）；贵州省科技计划项目（黔科合支撑［２０１９］２２８９号）作者简介：刘俐莉（１９９７—），女（苗族），贵州人，本科，主要从事新型吸附材料对污染物的吸附解吸研究。
咖啡渣生物炭对水体中阳离子染料的吸附研究刘俐莉，杨 荣，郭 静（贵州师范学院地理与资源学院，贵州贵阳 ５５００１８）摘要：以手冲深度烘焙咖啡渣作为原料，在８００℃下制备生物炭。
用典型阳离子染料亚甲基蓝（ＭＢ）进行咖啡渣生物炭（ＣＷＢ）对阳离子染料的吸附研究。
经吸附动力学模型拟合发现，ＣＷＢ对阳离子染料的吸附符合Ｅｌｏｖｉｃｈ模型（Ｒ２＞０．９３５２），但与内扩散模型相关性小；等温吸附模型拟合发现，Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｒｅｄｌｉｃｈ－Ｐｅｔｅｒｓｏｎ能很好的描述ＣＷＢ吸附阳离子染料的吸附行为（Ｒ２＞０．９２）。
结果表明ＣＷＢ对阳离子染料的吸附过程为表面不均匀吸附，且被多种机制共同控制，但不受内扩散和内膜扩散共同作用影响。
在温度、ｐＨ、离子强度这些吸附影响因素中，温度对ＣＷＢ吸附阳离子染料的影响最显著，高温有利于吸附量的增加；强碱性条件有利于阳离子染料的吸附；在低离子强度（０～０．００１ｍｏｌ·Ｌ－１）条件下，离子强度对ＣＷＢ吸附ＭＢ有促进作用，但高离子强度（＞０．００１ｍｏｌ·Ｌ－１）对吸附没有明显影响。
关键词：生物炭；阳离子染料；吸附；咖啡渣中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０４－０２９９－０４ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＣａｔｉｏｎｉｃＤｙｅｆｒｏｍＡｑｕｅｏｕｓＳｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙＢｉｏｃｈａｒＤｅｒｉｖｅｄＦｒｏｍＣｏｆｆｅｅＷａｓｔｅＬｉｕＬｉｌｉ，ＹａｎｇＲｏｎｇ，ＧｕｏＪｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＧｕｉｚｈｏｕＥｄｕｃａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｃｈａｒｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔ８００℃ｆｒｏｍｈａｎｄ－ｂｒｅｗｅｄｄａｒｋｒｏａｓｔｃｏｆｆｅｅｗａｓｔｅ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｆｆｅｅｗａｓｔｅｂｉｏｃｈａｒ（ＣＷＢ）ｏｎｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｓｂｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ（ＭＢ）ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｆｉｔｔｉｎｇｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＣＷＢｏｎｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｓｗａｓｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈＥｌｏｖｉｃｈｍｏｄｅｌ（Ｒ２＞０．９３５２），ｂｕｔｈａｄｌｉｔｔｌｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｉｓｏｔｈｅｒｍａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｉｔｔｉｎｇｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈａｎｄＲｅｄｌｉｃｈ－ＰｅｔｅｒｓｏｎｃｏｕｌｄｗｅｌｌｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＣＷＢｏｎｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｓ（Ｒ２＞０．９２）．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＣＷＢａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｓｗａｓｍａｉｎｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｅｘｃｌｕｄｉｎｇｂｏｔｈｉｎｔｒａｐａｒｔｉｃｌｅａｎｄｆｉｌｍｄｉｆｆｕｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｗａｓｎｏｔｕｎｉｆｏｒｍ．Ｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐＨ，ｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＣＷＢａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ；Ｔｈｅｓｔｒｏｎｇａｌｋａｌｉｎｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｏｗｉｏｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ（０～０．００１ｍｏｌ·Ｌ－１），ｉｏｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｐｒｏｍｏｔｅｄＣＷＢａｄｓｏｒｐｔｉｏｎＭＢ，ｂｕｔｈｉｇｈｉｏｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ（＞０．００１ｍｏｌ·Ｌ－１）ｈａｄｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｃｈａｒ；ｃａｔｉｏｎｉｃｄｙｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｏｆｆｅｅｗａｓｔｅ 随着我国染料和印染工业的迅猛发展，染料废水排放量迅速增加［１－２］，大量难以生化降解处理的染料排放进入水体，造成了严重的水体污染［３－４］。
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BlackcarbondecompositionundervaryingwaterregimesBinhThanhNguyen,JohannesLehmann*
DepartmentofSoilandCropSciences,CornellUniversity,Ithaca,NY14853,USA
articleinfoArticlehistory:Received31October2008Receivedinrevisedform14March2009Accepted10May2009Availableonline20May2009
abstractThestabilityofbiomass-derivedblackcarbon(BC)orbiocharasaslowcyclingpoolintheglobalCcycleisanimportantpropertyandislikelygovernedbyenvironmentalconditions.Thisstudyinvestigatedtheeffectsofwaterregimes(saturated,unsaturatedandalternatingsaturated–unsaturatedconditions)anddifferencesinBCmaterials,producedbycarbonizingcornresiduesandoakwoodattwotempera-tures(350°Cand600°C)onBCdegradationat30°Cover1yearinafullfactorialexperiment.EffectsofwaterregimeonClossandpotentialcationexchangecapacity(CECpatpH7)significantlydependedonbiomasstype.CornBCwasbothmineralized(16%Clossforthefirstyear)andwasoxidized[1000mmole(+)kgÀ1C]significantlyfasterunderunsaturatedconditionsthanunderotherwater
regimes,whereasoakBCmineralizedmostrapidly(12%)underalternatingsaturated–unsaturatedcon-ditionswithsimilaroxidation,irrespectiveofwaterregime.Over1yearofsaturatedincubation,theO/Cratiovaluesdidnotsignificantly(P>0.05)increaseeventhoughBCwasmineralizedby9%andCECpincreasedby170mmole(+)kgÀ1C,incontrasttounsaturatedandalternatingsaturated–unsaturated
conditions.Whilemineralizationandoxidationsignificantlydecreasedathighercharringtemperatureforcorn,nodifferencewasobservedforoak(P>0.05).UnsaturatedandalternatingconditionsincreasedcarboxylicandOHfunctionalgroups,whiletheydecreasedaliphaticgroups.ThepHincreasedbyaboutoneunitforcornBC,butdecreasedby0.2unitsforoakBC,indicatingstrongmineraldissolutionofcornBC.CarbonlossstronglycorrelatedwithchangesinO/CvaluesofbothcornBCandoakBC,indicatingthatoxidationofBCwasmostlikelythemajormechanismcontrollingitsstability.However,undersaturatedconditions,additionalmechanismsmaygovernBCdegradationandrequirefurtherinvestigation.Ó2009ElsevierLtd.Allrightsreserved.
1.IntroductionBlackcarbon(BC)isageneraltermusedtodescribeproductsderivedfromincompletecombustionofvegetationandfossilfuels(SchmidtandNoack,2000).ItisacontinuumofCformsratherthanaparticularcompound.ItcanformthroughtwodifferentpathwaysofeitherrecondensationofvolatilesforminggraphitizedsootBCorofincompletecombustionleavingbehindsolidresidues(SchmidtandNoack,2000).Thisstudyfocusesontheproductde-rivedfromthelatterprocess.BCconstitutesaconsiderableproportionofsoilorganicC(SOC),beingasmuchas30%insomeAustraliansoils(Skjemstadetal.,1996),upto35%inTerraPreta–BrazilianOxisols(Glaseretal.,2000)andupto45%inGermanChernozemicsoils(Schmidtetal.,1999,2002).SinceestimatesoftheannualglobalproductionofBC,0.04–0.19Â1015g(Kuhlbusch,1998),aremuchlowerthan
globalnetprimaryproduction,56Â1015gC(Zhaoetal.,2005),
BCmustbemuchmorestablerelativetoothersoilorganicmatterforms.Accordingly,itisassumedtohavealongmeanresidencetimeofpossiblyupto10,000yearsinsoil(Swift,2001).Asaresult,itmayplayaconsiderableroleinsequesteringC,andsomerits
studyinthelightofrecentlyreportedglobalwarmingbecauseofincreasingcarbondioxideconcentrationintheatmosphere.EventhoughBCappearstoberelativelystable,itmusteventu-allymineralize.Otherwise,globalorganicCstockswouldbecon-vertedtoBConEarth’ssurfacewithin100,000years(Goldberg,1985).Glaseretal.(2002)concludedthatBCwasdecomposablebutitsturnoverwasmuchslowerthanthatofothersoilorganicsubstances.SlowBCdecompositioninsoilsandsedimentsoccursthrough(i)microbialdegradation(Shneour,1966;BaldockandSmernik,2002;Hameretal.,2004)and(ii)abioticoxidation(Chengetal.,2006;Cohen-Ofrietal.,2007).O/Cvalues(Brodowskietal.,2005;Liangetal.,2006)andcarboxylfunctionalgroups(Leh-mannetal.,2005;Liangetal.,2006)werehigheronthesurfacesofBCparticlesthanintheirinterior.Hameretal.(2004)suggestedthatsomemicrobeswereabletouseBCassoleCsource.Moreover,Hofrichteretal.(1999)concludedthatanenzyme,manganeseper-oxidase,releasedfromligninolyticbasidiomycetes,awoodandleaflitter-decayingfungus,wasabletodecomposebrowncoal,indicat-ingthatBCcouldbedegradedbymicrobes.BCwasfoundtopersistinmarinesedimentsfor13,900years(MasielloandDruffel,1998),whileitwasestimatedtohavemeanresidencetimesofonlydecadestoonecenturyinwellaerated,tropicalsoil(Birdetal.,1999),suggestingthatwaterregimemayplayanimportantroleinBCdegradation.Soilnormallyundergoes
0146-6380/$-seefrontmatterÓ2009ElsevierLtd.Allrightsreserved.doi:10.1016/j.orggeochem.2009.05.004
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