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目次
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商品簡介
本書共分為7章，總結了生物炭制備、生物炭性質、生物炭對土壤營養條件及生物學特性的影響、生物炭對氣候變化的影響、生物炭與農業生產、生物炭與環境修復等方面的最新研究進展。本書可供高等院校和科研院所從事環境科學、土壤化學等專業的師生和研究人員閱讀使用，也可供對生物炭感興趣的其他讀者閱讀參考。
名人/編輯推薦
《生物炭與環境》可供高等院校和科研院所從事環境科學、土壤化學等專業的師生和研究人員閱讀使用，也可供對生物炭感興趣的其他讀者閱讀參考。
目次
第1章生物炭的特性與應用概述001
1.1生物炭的定義與分類001
1.1.1生物炭的定義001
1.1.2生物炭的分類003
1.2生物炭的性質005
1.2.1生物炭的物理性質005
1.2.2生物炭的微化學性質007
1.2.3生物炭的有機化學性質009
1.2.4生物炭的營養性質011
1.2.5生物炭的生物學性質014
1.3生物炭的來源016
1.3.1生物炭制造的歷史016
1.3.2生物炭制造的現狀017
1.3.3熱裂解制備生物炭的詳細過程020
1.3.4影響生物炭性質的因素022
1.4生物炭的表征方法026
1.4.1元素分析027
1.4.2灰分含量的測定028
1.4.3微觀形貌表征029
1.4.4傅里葉紅外?怖?曼光譜（FT.IR）研究030
1.4.5X射線衍射（XRD）研究031
1.4.6比表面積及孔徑分布測定032
1.4.7生物炭的Zeta電位分析033
1.4.8生物炭的吸附性能033
1.4.9pH值的測定034
1.5生物炭的應用前景和未來的發展方向034
1.5.1概述034
1.5.2生物炭在農業中的應用034
1.5.3作為碳貯存庫的生物炭039
1.5.4生物炭對溫室氣體排放的影響041
1.5.5用作廢物管理的生物炭043
1.5.6可再生能源的發電044
1.5.7生產生物炭的經濟考慮因素045
1.5.8與生物炭生產和使用相關的風險045
1.5.9生物炭應用所亟待解決的問題與展望047
參考文獻051
第2章生物炭對土壤微生態的影響054
2.1土壤微生態054
2.1.1土壤礦物質054
2.1.2土壤有機質055
2.1.3土壤生物056
2.2生物炭對土壤微生態環境的影響059
2.2.1生物炭對土壤結構的影響059
2.2.2生物炭對土壤的養分供應069
2.2.3生物炭對土壤生物的影響071
參考文獻077
第3章生物炭對土壤肥力及作物生長的影響080
3.1生物炭的營養特性080
3.1.1生物炭養分含量080
3.1.2生物炭直接營養價值082
3.1.3生物炭間接營養價值083
3.1.4控制生物炭營養特性的因素084
3.2生物炭對土壤的改良作用087
3.2.1對土壤物理性質的影響087
3.2.2土壤化學性質088
3.3生物炭對作物生長的影響089
3.3.1生物炭的肥效及機理089
3.3.2生物炭的增產作用089
3.4秸稈不同還田方式對于小麥生長的影響研究案例介紹090
3.4.1研究方法090
3.4.2對土壤pH值的影響090
3.4.3對有機質的影響091
3.4.4對植株株高、根長和生物量的影響092
3.4.5對植株葉綠素含量的影響093
3.4.6對植株內源性氮磷鉀總含量的影響093
3.5秸稈不同還田方式對于小麥根際土壤酶活性的影響研究案例介紹094
3.5.1根際土壤過氧化氫酶活性095
3.5.2根際土壤蔗糖酶活性096
3.5.3根際土壤脲酶活性097
3.6秸稈不同還田方式對于小麥根際微生物的影響研究案例介紹098
3.6.1土樣PCR.DGGE結果分析098
3.6.2土樣微生物群落相似性分析099
3.7秸稈不同還田方式氮形態及植株生物量的影響研究案例介紹102
3.7.1生物炭和粉碎秸稈處理對植株生長及含氮量的影響102
3.7.2生物炭／粉碎秸稈還田對土壤氮循環過程的影響106
參考文獻110
第4章生物炭與氣候變化113
4.1土壤有機質與氣候變化115
4.2利用生物炭進行碳的穩定和固存116
4.3生物能源和生物炭的聯合生產117
4.4生物炭系統的評價119
4.5生物炭在土壤中的穩定性120
4.5.1自然系統中生物炭的穩定性121
4.5.2原料對生物炭穩定性的影響122
4.5.3氣候因素對生物炭礦化的影響122
4.5.4土壤生物活性與生物炭的穩定性123
4.5.5耕作和機械干擾對生物炭的影響124
4.6生物炭在減緩和適應氣候變化中扮演的角色124
4.6.1生物炭對產量效益和營養需求的間接影響125
4.6.2生物炭對土壤中一氧化二氮釋放的影響126
4.6.3生物炭對土壤中甲烷釋放的影響128
4.6.4生物活性和土壤有機質的穩定128
4.6.5生物炭對耕作和灌溉需水量的影響129
4.6.6生物燃料的生產129
4.6.7土壤結構的改善129
4.6.8生態恢復力130
4.6.9凈緩解效益130
4.7生物炭方案130
4.7.1農業130
4.7.2林業133
4.8土壤生物炭的自然循環量化模型134
4.9生物炭方案的全球推廣135
參考文獻136
第5章生物炭對土壤重金屬的影響139
5.1土壤重金屬污染現狀與治理139
5.1.1土壤重金屬污染現狀139
5.1.2土壤重金屬治理方法143
5.2生物炭與重金屬的相互作用148
5.2.1生物炭與重金屬的作用機理148
5.2.2不同來源對生物炭吸附能力的影響151
5.2.3不同處理溫度的影響152
5.3生物炭修復土壤重金屬的應用154
5.3.1生物炭對土壤重金屬遷移性的影響154
5.3.2生物炭對土壤重金屬污染的修復實例157
參考文獻159
第6章生物炭對土壤中POPs的影響162
6.1土壤／沉積物中POPs污染現狀162
6.1.1POPs162
6.1.2土壤／沉積物POPs污染163
6.2土壤／沉積物對POPs的吸附解吸164
6.2.1吸附理論與吸附模型164
6.2.2解吸理論與解吸滯后現象168
6.2.3影響吸附解吸的因素172
6.3土壤中POPs的生物有效性179
6.3.1生物有效性的定義、影響因素和環境意義179
6.3.2生物有效性的表征方法181
6.3.3土壤中POPs的賦存狀態與生物有效性186
6.4生物炭對POPs的吸附解吸189
6.4.1生物炭對POPs的吸附行為及機理189
6.4.2生物炭對POPs的解吸行為及滯后性分析191
6.5生物炭對土壤中POPs遷移歸趨和生物有效性的影響193
6.5.1生物炭對土壤中POPs遷移歸趨的影響193
6.5.2生物炭對土壤中POPs生物有效性的影響195
參考文獻196
第7章生物炭對土壤中農藥的影響200
7.1農藥污染現狀及其環境影響200
7.1.1農藥對土壤的污染201
7.1.2土壤中農藥的遷移和轉化201
7.1.3農藥對土壤生物的影響203
7.1.4土壤對農藥的吸附作用206
7.2生物炭對農藥的吸附作用208
7.2.1生物炭的組成和結構對農藥吸附的影響208
7.2.2環境因素對生物炭吸附農藥的影響212
7.3生物炭對土壤中農藥環境行為的影響214
7.3.1生物炭對土壤中農藥的鎖定215
7.3.2生物炭對土壤中農藥生物有效性的影響216
7.3.3生物炭對農藥的水解作用222
參考文獻224
1.1生物炭的定義與分類001
1.1.1生物炭的定義001
1.1.2生物炭的分類003
1.2生物炭的性質005
1.2.1生物炭的物理性質005
1.2.2生物炭的微化學性質007
1.2.3生物炭的有機化學性質009
1.2.4生物炭的營養性質011
1.2.5生物炭的生物學性質014
1.3生物炭的來源016
1.3.1生物炭制造的歷史016
1.3.2生物炭制造的現狀017
1.3.3熱裂解制備生物炭的詳細過程020
1.3.4影響生物炭性質的因素022
1.4生物炭的表征方法026
1.4.1元素分析027
1.4.2灰分含量的測定028
1.4.3微觀形貌表征029
1.4.4傅里葉紅外?怖?曼光譜（FT.IR）研究030
1.4.5X射線衍射（XRD）研究031
1.4.6比表面積及孔徑分布測定032
1.4.7生物炭的Zeta電位分析033
1.4.8生物炭的吸附性能033
1.4.9pH值的測定034
1.5生物炭的應用前景和未來的發展方向034
1.5.1概述034
1.5.2生物炭在農業中的應用034
1.5.3作為碳貯存庫的生物炭039
1.5.4生物炭對溫室氣體排放的影響041
1.5.5用作廢物管理的生物炭043
1.5.6可再生能源的發電044
1.5.7生產生物炭的經濟考慮因素045
1.5.8與生物炭生產和使用相關的風險045
1.5.9生物炭應用所亟待解決的問題與展望047
參考文獻051
第2章生物炭對土壤微生態的影響054
2.1土壤微生態054
2.1.1土壤礦物質054
2.1.2土壤有機質055
2.1.3土壤生物056
2.2生物炭對土壤微生態環境的影響059
2.2.1生物炭對土壤結構的影響059
2.2.2生物炭對土壤的養分供應069
2.2.3生物炭對土壤生物的影響071
參考文獻077
第3章生物炭對土壤肥力及作物生長的影響080
3.1生物炭的營養特性080
3.1.1生物炭養分含量080
3.1.2生物炭直接營養價值082
3.1.3生物炭間接營養價值083
3.1.4控制生物炭營養特性的因素084
3.2生物炭對土壤的改良作用087
3.2.1對土壤物理性質的影響087
3.2.2土壤化學性質088
3.3生物炭對作物生長的影響089
3.3.1生物炭的肥效及機理089
3.3.2生物炭的增產作用089
3.4秸稈不同還田方式對于小麥生長的影響研究案例介紹090
3.4.1研究方法090
3.4.2對土壤pH值的影響090
3.4.3對有機質的影響091
3.4.4對植株株高、根長和生物量的影響092
3.4.5對植株葉綠素含量的影響093
3.4.6對植株內源性氮磷鉀總含量的影響093
3.5秸稈不同還田方式對于小麥根際土壤酶活性的影響研究案例介紹094
3.5.1根際土壤過氧化氫酶活性095
3.5.2根際土壤蔗糖酶活性096
3.5.3根際土壤脲酶活性097
3.6秸稈不同還田方式對于小麥根際微生物的影響研究案例介紹098
3.6.1土樣PCR.DGGE結果分析098
3.6.2土樣微生物群落相似性分析099
3.7秸稈不同還田方式氮形態及植株生物量的影響研究案例介紹102
3.7.1生物炭和粉碎秸稈處理對植株生長及含氮量的影響102
3.7.2生物炭／粉碎秸稈還田對土壤氮循環過程的影響106
參考文獻110
第4章生物炭與氣候變化113
4.1土壤有機質與氣候變化115
4.2利用生物炭進行碳的穩定和固存116
4.3生物能源和生物炭的聯合生產117
4.4生物炭系統的評價119
4.5生物炭在土壤中的穩定性120
4.5.1自然系統中生物炭的穩定性121
4.5.2原料對生物炭穩定性的影響122
4.5.3氣候因素對生物炭礦化的影響122
4.5.4土壤生物活性與生物炭的穩定性123
4.5.5耕作和機械干擾對生物炭的影響124
4.6生物炭在減緩和適應氣候變化中扮演的角色124
4.6.1生物炭對產量效益和營養需求的間接影響125
4.6.2生物炭對土壤中一氧化二氮釋放的影響126
4.6.3生物炭對土壤中甲烷釋放的影響128
4.6.4生物活性和土壤有機質的穩定128
4.6.5生物炭對耕作和灌溉需水量的影響129
4.6.6生物燃料的生產129
4.6.7土壤結構的改善129
4.6.8生態恢復力130
4.6.9凈緩解效益130
4.7生物炭方案130
4.7.1農業130
4.7.2林業133
4.8土壤生物炭的自然循環量化模型134
4.9生物炭方案的全球推廣135
參考文獻136
第5章生物炭對土壤重金屬的影響139
5.1土壤重金屬污染現狀與治理139
5.1.1土壤重金屬污染現狀139
5.1.2土壤重金屬治理方法143
5.2生物炭與重金屬的相互作用148
5.2.1生物炭與重金屬的作用機理148
5.2.2不同來源對生物炭吸附能力的影響151
5.2.3不同處理溫度的影響152
5.3生物炭修復土壤重金屬的應用154
5.3.1生物炭對土壤重金屬遷移性的影響154
5.3.2生物炭對土壤重金屬污染的修復實例157
參考文獻159
第6章生物炭對土壤中POPs的影響162
6.1土壤／沉積物中POPs污染現狀162
6.1.1POPs162
6.1.2土壤／沉積物POPs污染163
6.2土壤／沉積物對POPs的吸附解吸164
6.2.1吸附理論與吸附模型164
6.2.2解吸理論與解吸滯后現象168
6.2.3影響吸附解吸的因素172
6.3土壤中POPs的生物有效性179
6.3.1生物有效性的定義、影響因素和環境意義179
6.3.2生物有效性的表征方法181
6.3.3土壤中POPs的賦存狀態與生物有效性186
6.4生物炭對POPs的吸附解吸189
6.4.1生物炭對POPs的吸附行為及機理189
6.4.2生物炭對POPs的解吸行為及滯后性分析191
6.5生物炭對土壤中POPs遷移歸趨和生物有效性的影響193
6.5.1生物炭對土壤中POPs遷移歸趨的影響193
6.5.2生物炭對土壤中POPs生物有效性的影響195
參考文獻196
第7章生物炭對土壤中農藥的影響200
7.1農藥污染現狀及其環境影響200
7.1.1農藥對土壤的污染201
7.1.2土壤中農藥的遷移和轉化201
7.1.3農藥對土壤生物的影響203
7.1.4土壤對農藥的吸附作用206
7.2生物炭對農藥的吸附作用208
7.2.1生物炭的組成和結構對農藥吸附的影響208
7.2.2環境因素對生物炭吸附農藥的影響212
7.3生物炭對土壤中農藥環境行為的影響214
7.3.1生物炭對土壤中農藥的鎖定215
7.3.2生物炭對土壤中農藥生物有效性的影響216
7.3.3生物炭對農藥的水解作用222
參考文獻224
書摘/試閱
隨著升溫速率的增大，物料失重和失重的速率曲線均向高溫區移動。熱解速率和熱解特征溫度（熱解起始溫度、熱解速率最快的溫度、熱解終止溫度）均隨升溫速率的提高呈線性增長。在一定的熱解時間內，慢加熱速率會延長熱解物料在低溫區的滯留時間，促進纖維素和木質素的脫水和炭化反應，導致炭產率增加。Marta等的研究發現，加熱速率增加，炭變得更加無序，同時它的H／C增加。生物質熱解最終產物中氣、油、炭的比例隨溫度的高度和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說，低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產量，其質量產率和能量產率分別達到30％和50％。
③滯留時間的影響 滯留時間在生物質熱解反應中有固相滯留時間和氣相滯留時間之分。固相滯留時間越短，熱解的固態產物所占的比例就越小，熱解越完全。在給定的溫度和升溫速率的條件下，固相滯留時間越長，反應的轉化產物中的固相產物就越多，氣相產物的量就越少。氣相滯留時間一般并不影響生物質的一次裂解反應過程，而只影響液態產物中的生物原油發生的二次裂解反應的進程。當生物質熱解產物中的一次產物進入圍繞生物質顆粒的氣相中，生物原油就會發生進一步的裂解反應，在熾熱的反應器中，氣相滯留時間越長，生物原油的二次裂解發生得就越嚴重，二次裂解反應增多，放出H2、CH4、CO等，導致液態產物迅速減少，氣體產物增加，所以，為獲得最大生物炭和氣體產量，應延長固相和氣相滯留時間。
④催化劑的影響催化劑對生物炭的產率、性質以及產物分布都會產生很大的影響。廖艷芬等通過熱重實驗發現，鉀離子的存在使杉木失重過程向低溫偏移，焦炭產量明顯增加，提高到25.3％（質量分數），失重率的下降也更為快速，說明鉀離子一方面在加速生物質熱裂解的初始過程，加速了脫水和炭化反應，同時對主反應階段也起到了催化作用。鉀鹽對半纖維素早期分解以及纖維素熱解過程產生促進效果，但對木質素的影響并不明顯。
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