不同生物质炭中多酚物质的提取及其性质的研究(附件)
摘要：生物质炭是由生物质在完全或者部分缺氧的条件下，经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化，难溶性的固态物质。生物质炭施入土壤中将对土壤有机质产生影响。腐殖质作为土壤有机质重要的一部分，其多酚形成假说表明，多酚物质将影响土壤腐殖质的形成。前人研究表明生物质炭中含有大量含氧官能团，包括酚羟基等，因此推测生物质炭中含有多酚化合物。本研究目的在于为生物质炭中酚类物质的研究提供基础数据。本研究表明不同生物质炭中多酚含量有较大差异，污泥炭（SL450）中多酚含量显著高于其他原料和温度下制备而成的生物质炭，由于原料和炭化温度及滞留时间的差异，稻杆炭（RS750）、稻壳炭（RH450/RH750）中没有检测到多酚物质的存在。本研究还表明不同生物质炭其溶解性有机碳（DOC）的含量存在较大差异，生物质炭特异性紫外吸收（SUVA）也存在较大差异。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 2
1.1 实验材料 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 溶解性有机碳的测定 3
1.2.2 特异性紫外吸收值的测定 3
1.2.3 总酚的测定 3
1.3 数据处理 4
2 结果与分析 4
2.1不同原料对生物质炭中总酚含量的影响 4
2.2不同炭化条件对生物质炭中总酚含量的影响 5
2.3不同原料对生物质炭中溶解性有机碳含量的影响 5
2.4不同炭化条件对生物质炭中溶解性有机碳含量的影响 6
2.5不同原料对生物质炭特异性紫外吸收值的影响 6
2.6不同炭化条件对生物质炭特异性紫外吸收值的影响 7
3 讨论 7
3.1 不同生物质炭中总酚含量的变化 7
3.2 不同生物质炭中溶解性有机碳含量的变化 8
3.3 不同生物质炭中特异性紫外吸收值的变化 8
4 结论 9
致谢 10
参考文献 11
不同生物质炭中多酚物质的提取及其性质的研究<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 引言
引言
生物质炭是由生物质在完全或者部分缺氧的条件下，经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化，难溶性的固态物质[1, 2]。生物质炭作为一种良好的土壤添加剂，能够通过改善土壤理化性质，改善土壤微生物群落结构[3, 4]，增强土壤肥力，从而实现作物增产，同时施用生物质炭能够实现碳固存；生物质炭还能影响作物生理品质，增强作物抵抗病虫害的能力[5, 6]。相对于生物质炭原料，生物质炭中芳香族碳以及矿物质、有机化合物的含量提高了。因此有学者认为生物质炭能够广泛的参与到土壤化学和生物氧化还原体系中，并且以这种方式影响土壤中包括微生物电子传递、养分循环、营养物质的吸收、非生物腐殖酸形成，污染物降解、迁移以及固定化[4]。生物质炭施入土壤中将会引起土壤腐殖质的变化[7, 8]，多酚理论，形成腐殖质的的主要构件来源于木质素的多酚类物，或由微生物合成。土壤环境中酚类化合物是不稳定的，如在碱性环境条件中容易在多酚氧化酶的作用下氧化成醌，进一步进行腐殖化作用。随后通过一系列复杂的缩合反应，合成到腐殖质大分子中[9]。
土壤中多酚物质会对植物生长发育产生影响。研究表明，酚类物质对植物生长的作用存在一个阈值，即低浓度促进，高浓度抑制[10]。酚类物质还可能会抑制叶绿素的合成，减少植物体内叶绿素含量，这与生物质炭施入初期，作物叶片叶绿素含量降低的现象相符。土壤中酚类物质对土壤环境过程存在较大的影响，有学者认为土壤中酚类物质可能是造成土壤中毒或土壤衰退的重要原因之一。土壤腐殖质的多酚形成理论认为土壤中酚类物质是来源于木质素的分解作用，氨基酸则由蛋白质提供，在适宜的酸碱度和氧气的条件，通过生物催化剂的作用完成土壤腐殖化过程。在碱性条件下，酚类物质能迅速形成腐殖质，而在酸性条件下，腐殖质则会进行水解产生原儿茶酸、香草酸和香草醛等酚类物质，造成酚类物质在土壤中积累，然而在土壤缺乏腐殖质作用的其他必需物质的条件下，也容易造成酚类物质的积累。消除酚类物质的积累可以从提高土壤pH和补充氨基酸或蛋白质着手。
生物质炭的红外光声光谱的研究结果表明，生物质炭表面含有丰富的含氧官能，如羧基和酚羟基等。对生物质炭生产过程中产生的木醋液以及生物质提取液分析表明，木醋液和提取液中含有大量的活性有机物，其主要成分是有机酸、酚类、醛类、酮类、酯类等有机物[11]，因此我们推测生物质炭中含有较高浓度的酚类物质，以色列学者Ellen Graber的研究结果也表明生物质炭中含有多酚物质[4]。生物质炭本身呈碱性，能够为土壤提供一个碱性的环境，从而使得生物质炭中酚类物质朝有利于作物的方向发展。本研究通过测定多种不同原料以及不同炭化条件下制备的生物质炭中多酚物质的含量，分析不同生物质炭中多酚物质含量差异的原因，为进一步研究生物质炭中多酚物质的环境效应提供参考数据，以期为生物质炭的使用和大规模推广提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
本研究共涉及16种不同的生物质炭，生物质炭采用便捷式生物质炭化机（SSBP 5000 A）生产而得，详细信息见表1。
表1 不同生物质炭炭化信息
Tablet 1 the information of the pyrolysis to different biochars
生物质炭名称
简称
炭化原料
炭化温度/℃
滞留时间/h
鸡粪炭
MAN550
鸡粪
550
1
鸡粪炭
MAN450
鸡粪
450
1
酒糟炭
DG450
酒糟
450
1
酒糟炭
DG750
酒糟
750
4
稻杆炭
RS450
水稻秸秆
450
1
稻杆炭
RS750
水稻秸秆
750
4
稻壳炭
RH450
稻壳
450
1
稻壳炭
RH750
稻壳
750
4
玉米秸秆炭
CS450
玉米秸秆
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 2
1.1 实验材料 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 溶解性有机碳的测定 3
1.2.2 特异性紫外吸收值的测定 3
1.2.3 总酚的测定 3
1.3 数据处理 4
2 结果与分析 4
2.1不同原料对生物质炭中总酚含量的影响 4
2.2不同炭化条件对生物质炭中总酚含量的影响 5
2.3不同原料对生物质炭中溶解性有机碳含量的影响 5
2.4不同炭化条件对生物质炭中溶解性有机碳含量的影响 6
2.5不同原料对生物质炭特异性紫外吸收值的影响 6
2.6不同炭化条件对生物质炭特异性紫外吸收值的影响 7
3 讨论 7
3.1 不同生物质炭中总酚含量的变化 7
3.2 不同生物质炭中溶解性有机碳含量的变化 8
3.3 不同生物质炭中特异性紫外吸收值的变化 8
4 结论 9
致谢 10
参考文献 11
不同生物质炭中多酚物质的提取及其性质的研究<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 引言
引言
生物质炭是由生物质在完全或者部分缺氧的条件下，经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化，难溶性的固态物质[1, 2]。生物质炭作为一种良好的土壤添加剂，能够通过改善土壤理化性质，改善土壤微生物群落结构[3, 4]，增强土壤肥力，从而实现作物增产，同时施用生物质炭能够实现碳固存；生物质炭还能影响作物生理品质，增强作物抵抗病虫害的能力[5, 6]。相对于生物质炭原料，生物质炭中芳香族碳以及矿物质、有机化合物的含量提高了。因此有学者认为生物质炭能够广泛的参与到土壤化学和生物氧化还原体系中，并且以这种方式影响土壤中包括微生物电子传递、养分循环、营养物质的吸收、非生物腐殖酸形成，污染物降解、迁移以及固定化[4]。生物质炭施入土壤中将会引起土壤腐殖质的变化[7, 8]，多酚理论，形成腐殖质的的主要构件来源于木质素的多酚类物，或由微生物合成。土壤环境中酚类化合物是不稳定的，如在碱性环境条件中容易在多酚氧化酶的作用下氧化成醌，进一步进行腐殖化作用。随后通过一系列复杂的缩合反应，合成到腐殖质大分子中[9]。
土壤中多酚物质会对植物生长发育产生影响。研究表明，酚类物质对植物生长的作用存在一个阈值，即低浓度促进，高浓度抑制[10]。酚类物质还可能会抑制叶绿素的合成，减少植物体内叶绿素含量，这与生物质炭施入初期，作物叶片叶绿素含量降低的现象相符。土壤中酚类物质对土壤环境过程存在较大的影响，有学者认为土壤中酚类物质可能是造成土壤中毒或土壤衰退的重要原因之一。土壤腐殖质的多酚形成理论认为土壤中酚类物质是来源于木质素的分解作用，氨基酸则由蛋白质提供，在适宜的酸碱度和氧气的条件，通过生物催化剂的作用完成土壤腐殖化过程。在碱性条件下，酚类物质能迅速形成腐殖质，而在酸性条件下，腐殖质则会进行水解产生原儿茶酸、香草酸和香草醛等酚类物质，造成酚类物质在土壤中积累，然而在土壤缺乏腐殖质作用的其他必需物质的条件下，也容易造成酚类物质的积累。消除酚类物质的积累可以从提高土壤pH和补充氨基酸或蛋白质着手。
生物质炭的红外光声光谱的研究结果表明，生物质炭表面含有丰富的含氧官能，如羧基和酚羟基等。对生物质炭生产过程中产生的木醋液以及生物质提取液分析表明，木醋液和提取液中含有大量的活性有机物，其主要成分是有机酸、酚类、醛类、酮类、酯类等有机物[11]，因此我们推测生物质炭中含有较高浓度的酚类物质，以色列学者Ellen Graber的研究结果也表明生物质炭中含有多酚物质[4]。生物质炭本身呈碱性，能够为土壤提供一个碱性的环境，从而使得生物质炭中酚类物质朝有利于作物的方向发展。本研究通过测定多种不同原料以及不同炭化条件下制备的生物质炭中多酚物质的含量，分析不同生物质炭中多酚物质含量差异的原因，为进一步研究生物质炭中多酚物质的环境效应提供参考数据，以期为生物质炭的使用和大规模推广提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
本研究共涉及16种不同的生物质炭，生物质炭采用便捷式生物质炭化机（SSBP 5000 A）生产而得，详细信息见表1。
表1 不同生物质炭炭化信息
Tablet 1 the information of the pyrolysis to different biochars
生物质炭名称
简称
炭化原料
炭化温度/℃
滞留时间/h
鸡粪炭
MAN550
鸡粪
550
1
鸡粪炭
MAN450
鸡粪
450
1
酒糟炭
DG450
酒糟
450
1
酒糟炭
DG750
酒糟
750
4
稻杆炭
RS450
水稻秸秆
450
1
稻杆炭
RS750
水稻秸秆
750
4
稻壳炭
RH450
稻壳
450
1
稻壳炭
RH750
稻壳
750
4
玉米秸秆炭
CS450
玉米秸秆
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