CN109456129A - 用于降低土壤中微塑料中pae释放的生物炭处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，涉及生物炭处理技术领域。本发明包括以下步骤：制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置2小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将溶液与营养液按照1:1.5的比例进行混合制成辅助剂；分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；本发明通过制备最佳生物炭肥，能够有效的引导土壤微生物加速降解微塑料，有利于治理土壤微塑料污染。
Description
技术领域
本发明涉及生物炭处理技术领域，具体为用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法。
背景技术
微塑料，是指粒径很小的塑料颗粒以及纺织纤维。现在在学术界对于微塑料的尺寸还没有普遍的共识，通常认为粒径小于5mm的塑料颗粒为微塑料。初生微塑料是指经过河流、污水处理厂等而排入水环境中的塑料颗粒工业产品，如化妆品等含有的微塑料颗粒或作为工业原料的塑料颗粒和树脂颗粒；次生微塑料是由大型塑料垃圾经过物理、化学和生物过程造成分裂和体积减小而成的塑料颗粒，微塑料降解时间长，会长时间存在于土壤中，通过食物链传递会进入人体，对人体造成各种确定的以及不确定的危害。
土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类。其个体微小，一般以微米或毫微米来计算，通常1克土壤中有106～109个，土壤微生物会加速土壤中微塑料降解。施用生物炭有益于微生物的生长和繁殖。其中，生物炭跟一般的木炭一样是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要的成分是碳分子，作为土壤改良剂的木炭，能帮助植物生长，可应用于农业用途以及碳收集及储存使用。而现有技术中，没有有效的有机肥能够引导土壤微生物加速降解微塑料。
因此，亟待需要一种生物炭处理方法来引导土壤微生物降解微塑料从而降低土壤中的PAE树脂含量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，通过制备最佳生物炭肥，解决了市面上没有有机肥能够引导土壤微生物加速降解微塑料的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置2小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将所述溶液与营养液按照1:1.5的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照12小时，每个45分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒2-3天，再置于玻璃罩中进行晾晒5天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
进一步地，所述牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪5-6份、秸秆10-15份、稻谷壳11-12份的质量份数进行混合，在低氧温度300℃的环境的内部加热1小时，然后在低氧550℃的环境下加热1.5小时，所述低氧环境氧气浓度为6％-11％。
进一步地，所述基料ⅠPH值为6.91，所述基料ⅡPH值为6.93，所述基料ⅢPH值为6.95，所述基料ⅣPH值为6.96，所述基料ⅤPH值为6.98，所述基料ⅥPH值为7.04，所述基料ⅦPH值为7.06，所述基料ⅧPH值为7.1。
进一步地，所述生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，所述生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
进一步地，所述粉末尿素的质量份数为10-14份，所述硫酸钾与氨基酸的质量份数均为9-11份。
进一步地，所述基料Ⅰ添加20-22份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
本发明具有以下有益效果：
1、该用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，通过制备最佳生物炭肥，能够有效的引导土壤微生物加速降解微塑料，使得土壤中PAE树脂的含量降低，重复播种，微塑料含量下降幅度更大，有利于治理土壤微塑料污染。
2、该用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，通过将生物炭基料进行分批处理，可以根据试验田的土壤环境选取最佳生物炭肥，提高生物炭的治理效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置2小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将溶液与营养液按照1:1.5的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照12小时，每个45分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒2-3天，再置于玻璃罩中进行晾晒5天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
其中，牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪5-6份、秸秆10-15份、稻谷壳11-12份的质量份数进行混合，在低氧温度300℃的环境的内部加热1小时，然后在低氧550℃的环境下加热1.5小时，低氧环境氧气浓度为6％-11％。
其中，基料ⅠPH值为6.91，基料ⅡPH值为6.93，基料ⅢPH值为6.95，基料ⅣPH值为6.96，基料ⅤPH值为6.98，基料ⅥPH值为7.04，基料ⅦPH值为7.06，基料ⅧPH值为7.1。
其中，生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
其中，粉末尿素的质量份数为10-14份，硫酸钾与氨基酸的质量份数均为9-11份。
其中，基料Ⅰ添加20-22份质量份数的辅助剂，基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
实施例二
本发明还提供一种技术方案：用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置1.5小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将溶液与营养液按照1:1.45的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照10小时，每个40分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒2天，再置于玻璃罩中进行晾晒5天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
其中，牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪5-5.5份、秸秆9-13份、稻谷壳11.3份的质量份数进行混合，在低氧温度330℃的环境的内部加热1小时，然后在低氧550℃的环境下加热1小时，低氧环境氧气浓度为5％-7％。
其中，基料ⅠPH值为6.91，基料ⅡPH值为6.93，基料ⅢPH值为6.95，基料ⅣPH值为6.96，基料ⅤPH值为6.98，基料ⅥPH值为7.04，基料ⅦPH值为7.06，基料ⅧPH值为7.1。
其中，生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
其中，粉末尿素的质量份数为9-12份，硫酸钾与氨基酸的质量份数均为5-7份。
其中，基料Ⅰ添加20-21份质量份数的辅助剂，基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
实施例三
本发明还提供一种技术方案：用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置2.5小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将溶液与营养液按照1:1.47的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照15小时，每个60分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒4天，再置于玻璃罩中进行晾晒5天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
其中，牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪6-6.5份、秸秆11-14份、稻谷壳12-13.5份的质量份数进行混合，在低氧温度360℃的环境的内部加热2.5小时，然后在低氧570℃的环境下加热1.2小时，低氧环境氧气浓度为8％-12％。
其中，基料ⅠPH值为6.91，基料ⅡPH值为6.93，基料ⅢPH值为6.95，基料ⅣPH值为6.96，基料ⅤPH值为6.98，基料ⅥPH值为7.04，基料ⅦPH值为7.06，基料ⅧPH值为7.1。
其中，生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
其中，粉末尿素的质量份数为11-15份，硫酸钾与氨基酸的质量份数均为10.5份。
其中，基料Ⅰ添加20-22份质量份数的辅助剂，基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
实施例四
本发明还提供一种技术方案：用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置3小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将溶液与营养液按照1:1.54的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照24小时，每个120分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒5天，再置于玻璃罩中进行晾晒7天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
其中，牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪6.5-7.5份、秸秆12.5份、稻谷壳13份的质量份数进行混合，在低氧温度410℃的环境的内部加热0.8小时，然后在低氧600℃的环境下加热1小时，低氧环境氧气浓度为10％-13％。
其中，基料ⅠPH值为6.91，基料ⅡPH值为6.93，基料ⅢPH值为6.95，基料ⅣPH值为6.96，基料ⅤPH值为6.98，基料ⅥPH值为7.04，基料ⅦPH值为7.06，基料ⅧPH值为7.1。
其中，生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
其中，粉末尿素的质量份数为11.5-13.5份，硫酸钾与氨基酸的质量份数均为10.5-12.5份。
其中，基料Ⅰ添加20-22份质量份数的辅助剂，基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
经检测，使用最佳生物炭肥播种的目标作物根部微塑料PAE树脂含量比未使用的对照组含量下降9％-13％，最佳生物炭肥能够有效引导土壤微生物加速降解微塑料，重复使用三代作物后含量下降11％-16％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
SS01制备基料：将牛粪、秸秆以及稻谷壳均匀混合在低氧高温环境下加工成生物炭基料；
SS02制备辅助剂：使用去离子水搅拌溶解粉末尿素，静置2小时后添加氨基酸与硫酸钾，继续搅拌溶解制成溶液，将所述溶液与营养液按照1:1.5的比例进行混合制成辅助剂；
SS03分批加工：将SS02制备的生物炭基料分成八份，将生物炭基料加工成不同酸碱度的基料Ⅰ、基料Ⅱ、基料Ⅲ、基料Ⅳ、基料Ⅴ、基料Ⅵ、基料Ⅶ和基料Ⅷ；
SS04低温光照灭菌：将SS03制备的生物炭基料置于-22℃的低温环境下利用紫外线光照12小时，每个45分钟翻动一次；
SS05添加辅助剂：对SS03制备的生物炭基料按照不同比例添加辅助剂，制成炭泥；
SS06去水：将SS05制得的炭泥分批晾晒2-3天，再置于玻璃罩中进行晾晒5天制得生物炭肥，将玻璃表面凝结的水滴刮取收集，收集的蒸发液与生物炭肥一一对应；
SS07试验：选取一块试验田，将土壤分为均等的八份面积，对每一土壤施加不同的生物炭肥，将与之对应的蒸发液对土壤进行喷洒，完成后种植目标作物，根据目标作物中的生长情况最佳的植株确立最佳生物炭肥。
2.根据权利要求1所述的用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于，所述牛粪、秸秆以及稻谷壳依次按照牛粪5-6份、秸秆10-15份、稻谷壳11-12份的质量份数进行混合，在低氧温度300℃的环境的内部加热1小时，然后在低氧550℃的环境下加热1.5小时，所述低氧环境氧气浓度为6％-11％。
3.根据权利要求1所述的用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于，所述基料ⅠPH值为6.91，所述基料ⅡPH值为6.93，所述基料ⅢPH值为6.95，所述基料ⅣPH值为6.96，所述基料ⅤPH值为6.98，所述基料ⅥPH值为7.04，所述基料ⅦPH值为7.06，所述基料ⅧPH值为7.1。
4.根据权利要求1所述的用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于，所述生物炭基料利用硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水调节偏酸PH值，所述生物炭基料利用施石膏粉末调节偏碱PH值。
5.根据权利要求1所述的用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于，所述粉末尿素的质量份数为10-14份，所述硫酸钾与氨基酸的质量份数均为9-11份。
6.根据权利要求1所述的用于降低土壤中微塑料中PAE释放的生物炭处理方法，其特征在于，所述基料Ⅰ添加20-22份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅱ添加21-23份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅲ添加24-25份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅳ添加24-27份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅴ添加27-28份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅵ添加28-30份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅶ添加30-31份质量份数的辅助剂，所述基料Ⅷ添加33-34份质量份数的辅助剂。
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