摘要：污染修复、碳固定和酸性土壤的改良是生物质炭的主要研究方向，而对于制备生物质炭过程中产生的污染物研究甚少。多环芳烃等有机污染物不可避免地在生物质高温热解过程中产生。本研究选用同一温度下四大不同类别生物质炭（秸秆类、粪类、壳类、污泥）及秸秆类别中不同温度下的小麦秸秆生物质炭，探究不同温度及生物质原料对生物质炭中多环芳烃的影响，从而为生物质炭生产工艺的改进及安全施用提供一定的参考依据。研究表明，不同温度及生物质原料制备的生物质炭中多环芳烃的含量不同：小麦秸秆制备的生物质炭中，随着制备温度的升高（350℃、450℃、650℃），生物质炭中多环芳烃的含量降低，因此，降低多环芳烃的含量宜在高温下制备生物质炭；在450℃的制备温度下，秸秆类生物质炭中多环芳烃的含量最高（18.024-29.943mg/kg），猪粪、壳类次之（8.706-14.703mg/kg），鸡粪、污泥生物质炭中含量较低（5.499和6.139mg/kg）。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1 生物质炭的来源和制备3
1.2 分析方法 3
1.2.1 试剂及仪器3
1.2.2 PAHs的提取、纯化和测定4
2 结果与分析4
2.1不同温度和原料制备的生物质炭中PAHs总含量4
2.2不同温度和原料制备的生物质炭14种多环芳烃的含量5
3 讨论 6
3.1多环芳烃的危害及测定的重要性6
3.2 热解温度对生物质炭中PAHs含量的影响7
3.3 生物质原料对生物质炭中PAHs含量的影响7
4 结论 8
致谢8
参考文献8
不同温度及生物质原料对生物质炭中多环芳烃的影响
引言
引言
在无氧或厌氧条件下热解生物质，会产生一种含碳丰富的固体物质，称之为生物质炭[12],除此之外，还会生成可燃性气体、CO2、焦油类物质和挥发性油类等。生物质炭可作为一种大气的碳汇[35]，因其丰富含碳量及稳定的性质，施入土壤中，不易被
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微生物分解，可近乎永久地固定大气中的碳，从而减轻CH4、CO2的排放。近来，生物质炭被迅速应用于水体中有机污染物和重金属的吸附[69]、污染土壤的修复[1013]和酸性土壤的改良[1416]因其比表面积高、孔隙结构多、有机官能团和碱性基团丰富等。温度和生物质原料对生物质炭特点的影响也被广泛研究，然而，仍然缺乏对热解后残留在生物质炭中的潜在的有毒物质的了解。
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PAHs)是指由两个或两个以上苯环形成的的碳氢化合物, 是一类广泛持久地存在于环境中的有机污染物，具有“三致”效应。多环芳烃通过皮肤、呼吸道、消化道进入人体，极大地威胁人类的健康，尽管其微量存在于环境中，但可以不断地生成、迁移、转化和降解。
现有众多研究表明向土壤中施加生物炭会携带额外的PAHs，可能提高土壤的生态风险。Zhang 等[17]发现稻杆、玉米秸秆和麦杆的燃烧残留物和气体中均含有多环芳烃，其多环芳烃排放参数分别为 5.26、1.74 和1.37 mg/kg。连建军[18]的结果也证明了这一点。仓龙等人[19]的研究表明，不同有机废弃物来源制备的生物质炭中含有一定量的PAHs（1.48～5.48mg/kg），且高温制备有助于降低生物质炭中PAHs含量。Freddo等人[20]发现，不同热解温度和原料制备的生物质炭中PAHs的含量由0.088.70 mg/kg不等。Hale[21]测定59种不同生物质炭中PAHs含量为可忽略不计至45μg/g范围之间。Richard等[22]发现壳类生物质炭中PAHs的浓度（64.65mg/kg）高于木屑生物质炭（9.56mg/kg），连续3年施用木屑生物质炭的土壤PAHs的浓度（1.95mg/kg）远高于未施用土壤中的浓度（1.13mg/kg），然而，在一些欧洲国家，连续3年施生物质炭的土壤中PAHs的浓度仍然处于可接受的范围5–50μg/g[23]。
目前国内关于生物质炭中多环芳烃的研究还相对匮乏，影响生物质炭中多环芳烃含量的具体原因及产生机制尚不清楚，相关企业及研究单位制备的生物质炭是否符合International Biochar Initiative目前对PAHs建议标准（6–20 mg/kg）有待进一步测定研究。
本研究通过探究不同温度及生物质原料对生物质炭中多环芳烃的影响，对生物质炭生产工艺的改进及安全施用提供一定的参考依据，从而降低生物质炭施用带来的环境风险，真正实现绿色、可持续发展。
1 材料与方法
1．1 生物质炭的来源和制备
本研究所用生物质炭均采用工业炭化炉进行烧制。小麦秸秆采回，用蒸馏水洗净烘干，植株粉碎机磨碎后过10目筛备用，在燃烧过程充N2以保证样品制备的无氧环境，制备温度（350、450和650℃）。其他秸秆类、粪类、壳类、污泥类生物质炭分别采用油菜秸秆、玉米秸秆、猪粪、鸡粪、花生壳、稻壳、污泥在450℃下炭化30min，保温1h制得。表1为生物质炭的具体来源和制备。
表1生物质炭来源及其制备条件
Table 1 Biochars from different sources and preparation conditions
样品编号
原料
制备温度/℃
1
小麦秸秆
350
2
小麦秸秆
450
3
小麦秸秆
650
a1
油菜秸秆
450
a2
玉米秸秆
450
a3
小麦秸秆
450
b1
猪粪
450
b2
鸡粪
450
c1
花生壳
450
c2
稻壳
450
d1
污泥
450
分析方法
1．2．1 试剂及仪器
二氯甲烷、正己烷、丙酮均为分析纯，乙腈为色谱纯；多环芳烃标准物质（USEPA Method610要求的16 种优先检测的PAHs混合样品）购自美国Supelco 公司。
CNWBOND Si SPE萃取小柱（500mg,3mL)购自上海安普；超声波清洗清洗器（KH300DB）购自昆山禾创超声仪器有限公司；旋转蒸发器（RE5298）购自上海亚荣生化仪器厂；Waters1525高效液相色谱仪，配备watersPAHs专用色谱柱（4.6×250mm，C185μm）及Waters474FLD和Waters2487UVD双检测器。

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