Name: Física, química y caracterización biológica de seis biochars Producido para la Remediación de Sitios Contaminados (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Aprende a caracterizar biochar física, química y biológicamente para remediar sitios contaminados. Este protocolo validado evalúa propiedades esenciales del suelo mediante análisis estandarizados.

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Este trabajo fue financiado por la Extensión de Investigación y Comercialización Aplicada de la Agencia Federal de Desarrollo Económico del Gobierno de Canadá (FedDev) a la Universidad de Queen's (Dra. Allison Rutter y Dr. Darko Matovic). Muchas gracias a Burt's Greenhouses (Odessa, ON) por proporcionar los biochars. Un agradecimiento especial a Yuxing Cui del Grupo de Protección CBRN de RMC y al personal de ASU y Zeeb Lab por su continuo apoyo.

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<li>Denyes, M. J., Rutter, A., Zeeb, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+application+of+activated+carbon+and+biochar+to+PCB-contaminated+soil+and+the+effects+of+mixing+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Pollution%22%5BJournal%5D)">In situ application of activated carbon and biochar to PCB-contaminated soil and the effects of mixing regime.</a> Environmental Pollution. 182, 201-208 (2013).</li>
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<li>Hale, S. E., Hanley, K., Lehmann, J., Zimmerman, A., Cornelissen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chemical%2C+biological%2C+and+physical+aging+as+well+as+soil+addition+on+the+sorption+of+pyrene+to+activated+carbon+and+biochar%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Effects of chemical, biological, and physical aging as well as soil addition on the sorption of pyrene to activated carbon and biochar.</a> Environ. Sci. Technol. 45 (24), 10445-10453 (2012).</li>
<li>Oleszczuk, P., Hale, S. E., Lehmann, J., Cornelissen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activated+carbon+and+biochar+amendments+decrease+pore-water+concentrations+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbons+%28PAHs%29+in+sewage+sludge%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Activated carbon and biochar amendments decrease pore-water concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sewage sludge.</a> Bioresour. Technol. 111, 84-91 (2012).</li>
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<li>Sun, X., Werner, D., Ghosh, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+PCB+Mass+Transfer+and+Bioaccumulation+in+a+Freshwater+Oligochaete+Before+and+After+Amendment+of+Sediment+with+Activated+Carbon%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Modeling PCB Mass Transfer and Bioaccumulation in a Freshwater Oligochaete Before and After Amendment of Sediment with Activated Carbon.</a> Environ. Sci. Technol. 43 (4), 1115-1121 (2009).</li>
<li>Sun, X., Ghosh, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PCB+bioavailability+control+in+Lumbriculus+variegatus+through+different+modes+of+activated+carbon+addition+to+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">PCB bioavailability control in Lumbriculus variegatus through different modes of activated carbon addition to sediments.</a> Environ. Sci. Technol. 41 (13), 4774-4780 (2007).</li>
<li>Hale, S. E., Werner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+Mass+Transfer+of+Hydrophobic+Organic+Pollutants+in+Briefly+and+Continuously+Mixed+Sediment+after+Amendment+with+Activated+Carbon%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Modeling the Mass Transfer of Hydrophobic Organic Pollutants in Briefly and Continuously Mixed Sediment after Amendment with Activated Carbon.</a> Environ. Sci. Technol. 44 (9), 3381-3387 (2010).</li>
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</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

Todos los métodos enumerados en el protocolo han sido cuidadosamente validado y ampliamente utilizado para los suelos. Como caracterización biochar es todavía en su infancia, la eficacia de estos métodos para el sustrato rico en carbono era en gran parte desconocido. Por lo tanto, aunque estos mismos métodos no son nuevos, su aplicación para caracterizar de forma rutinaria biochar es. En términos de control / garantía de calidad, no hubo problemas entre cualquiera de los métodos con respecto a los espacios en blanco que...

Biocarbón es un subproducto rico en carbono producido durante la pirólisis de la materia orgánica 1. Interés, tanto en público como académico, en la adición de biochar a los suelos, se deriva de su capacidad para mejorar la calidad del suelo y crecimiento de las plantas 2, 3, sostenible secuestrar carbono 4, y sorb contaminantes dañinos 2, 3, 5-7, mientras que ofrecen simultáneamente alternativas para los residuos gestión y producción de energía por pirólisis. Biochars están siendo producidos por numerosas empresas y organizaciones de todo el mundo a través de diferentes sistemas de pirólisis. Los materiales utilizados para la producción de carbón vegetal incluyen (pero no se limitan a) astillas de madera, estiércol animal y residuos de construcción 1. Se espera que estas diferencias para alterar las propiedades físicas y químicas de los biochars &#39;y por lo tanto su capacidad de mejorar los sustratos, promover la estabilidad a largo plazo y aumentar la capacidad de adsorción. Adicionalmente, durante el proceso de pirólisis de la ma biochary se convierten involuntariamente contaminados con metales, PAHs y PCBs, como resultado de las materias primas contaminadas o condiciones de pirólisis inapropiados. Por lo tanto, antes de que el biochar se puede aplicar a gran escala para el medio ambiente como una enmienda del suelo, cuidadosa caracterización del biochar para contaminantes, superficie específica, capacidad de intercambio catiónico, la evitación de las lombrices y la germinación y otros sugeridos por la Iniciativa Internacional Biochar (IBI) debe llevarse a cabo. En 2013, el primer Estandarizado Definición del producto y del producto líneas directrices de ensayo para biochar, que establece normas para las características físicas y químicas de biochar, se publicarán y pondrán a disposición del público. La investigación ha demostrado que el biochar producido en un invernadero comercial en Odessa, ON, Canadá tiene la capacidad de mejorar significativamente el crecimiento de plantas en suelos intensamente degradados y sorber los contaminantes orgánicos persistentes (COP), como los PCB 2, 3. Este biochar se ha producido a partir de tresdiferentes materias primas (es decir, fuentes de materia orgánica) a través de un sistema de caldera donde se utiliza el calor generado para calentar su operación de efecto invernadero durante los meses de invierno. Este estudio proporciona datos de caracterización pertinentes a la producción de biochar en una caldera de biomasa, y el uso de biochar como una enmienda del suelo. El objetivo de este estudio es caracterizar a fondo las características biológicas de seis biochars de acuerdo con las normas establecidas por el IBI en su Estandarizado Definición del producto y líneas directrices de ensayo del producto (versión 1.1) (2013) físico, químico y. Estas características se vincularán, cuando sea posible, a la actuación de cada biochar como enmiendas agrícolas y su capacidad para absorber los contaminantes.

<table><tbody><tr><td>Biochar</td><td>Burt's Greenhouses</td><td></td><td>Los seis biochars se produjeron en Burt's Greenhouses a través del sistema de calderas BlueFlame</td></tr><tr><td>NaOAc Fisher</td><td>Scientific</td><td>E124-4</td><td>Disolución de 136,08 g de NaOAC,3H2O en 750 ml de agua destilada y desionizada (agua DDI)</td></tr><tr><td>Ácido acético</td><td>Fisher Scientific</td><td>A38-212</td><td></td></tr><tr><td>Sodio Hidróxido Fisher</td><td>Scientific</td><td>SS284-1</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A416P4</td><td>80% IPA: 800 ml IPA con 200 ml de agua DDI.</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td>A649500 Disolución de 5,35 g de NH4Cl en 1 L de agua DDI.&nbsp;</td></tr><tr><td>Bandeja de secado Alumminum</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-732-110</td><td></td></tr><tr><td>Horno de secado</td><td>Fisher Scientific</td><td>508N0024</td><td>200 &deg; C durante 2 horas.</td></tr><tr><td>Desecador</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-595A</td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler</td><td>1113032410</td><td></td></tr><tr><td>Solución Saturante Fisher</td><td>Scientific</td><td>06-664-25</td><td></td></tr><tr><td>Vortex</td><td>Barnstead/Thermolyne</td><td>871000536389&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Centrífuga</td><td>International Equipment Company</td><td>24372808</td><td>3.000 x g durante 5 min.</td></tr><tr><td>Solución de enjuague</td><td>Fisher Scientific (Ricca Chemistry Company)</td><td>06-664-24</td><td></td></tr><tr><td>Conductímetro</td><td>WESCAN</td><td>88298</td><td></td></tr><tr><td>Reemplazo de la solución</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-664-24</td><td></td></tr><tr><td>ICP-AES</td><td>Varian</td><td>EL00053841</td><td></td></tr><tr><td>ASAP 2000 Analizador de área de superficie&nbsp;</td><td>Cavlon</td><td>885</td><td>Desgasificación a 120 &° C durante un mínimo de 2 horas.</td></tr><tr><td>Horno de mufla</td><td>Fisher Scientific</td><td>806N0024</td><td>Calentar durante 16 horas cubriendo a 420 °C.</td></tr><tr><td>Medidor de pH</td><td>Fisher Scientific</td><td>1230185263</td><td></td></tr><tr><td>Tamiz</td><td>Fisher Scientific</td><td>2288926</td><td>tamiz de 4,7 mm estando en la parte superior.</td></tr><tr><td>Tamiz Skaker</td><td>Meinzer II</td><td>0414-02</td><td>Agitar durante 10 min.</td></tr><tr><td>Sulfato de sodio</td><td>VWR</td><td>EM-SX0761-5</td><td></td></tr><tr><td>Ottawa Sand</td><td>Fisher Scientific</td><td>S23-3</td><td></td></tr><tr><td>Soxhlet Apparatus</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>09-557A</td><td>4&nbsp; RRHH a las 4&ndash; 6&nbsp; ciclos/hora.</td></tr><tr><td>DCBP</td><td>Suprlco Analítico</td><td>48318&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Diclorometano</td><td>Sigma Aldrich</td><td>40042-40855-U</td><td></td></tr><tr><td>6890 Plus Cromatógrafo de gases Micro 63 Ni ECD</td><td>Agilent</td><td>US00034778</td><td></td></tr><tr><td>Helio</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-NIT1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>Nitrógeno</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-HEL1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>Mortero</td><td>Fisher Scientific (CoorsTeh)</td><td>12-948G</td><td></td></tr><tr><td>Ácido nítrico</td><td>Fisher Scientific</td><td>351288212</td><td></td></tr><tr><td>No. 40 Papel de filtro</td><td>Fisher Scientific (Whatman)</td><td>09-845A</td><td></td></tr><tr><td>Barcos de pesaje de cuarzo/níquel</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-474-210</td><td></td></tr><tr><td>DMA-80</td><td>ATS Scientific</td><td>5090264</td><td></td></tr><tr><td>98&#8211; Ácido fórmico al 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>33015-1L</td> 1 <td>L volumétrico lleno hasta 750 ml con agua DDI, añadir 20 ml de ácido fórmico y llenar hasta el volumen con agua DDI.</td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Fisher Sientific</td><td>15338284</td><td></td></tr><tr><td>Agitador Giratorio</td><td>New Brunswick Scientific (Innova 2100)</td><td>14-278-108</td><td>1 hora a 200 rpm.</td></tr><tr><td>Nº 42 Papel de filtro</td><td>Fisher Scientific (Whatman)</td><td>09-855A</td><td></td></tr><tr><td>WhirlPacks</td><td>Fisher Scientific</td><td>R55048</td><td></td></tr><tr><td>Dihidrógeno de potasio Orthophospahte</td><td>Fisher Scientific</td><td>181525</td><td></td></tr><tr><td>2 M KCl</td><td>Fisher Scientific</td><td>P282100</td><td></td></tr><tr><td>Viales de plástico</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-337-20</td><td></td></tr><tr><td>Cloruro de amonio</td><td>Fisher Scientific</td><td>PX05115</td><td>Permitir que se caliente a temperatura ambiente</td></tr><tr><td>Reactivo de color</td><td>Fisher Scientific</td><td>361028260</td><td>Permitir calentar a temperatura ambiente</td></tr><tr><td>Colorímetro</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-642-400</td><td>Encienda para dejar que la lámpara se caliente y funcione durante 5 minutos.</td></tr><tr><td>ASEAL Auto Analyzer 2</td><td>SEAL</td><td>4723A12068</td><td></td></tr><tr><td>Fenol Licuado</td><td>Fisher Scientific MPX05115</td><td></td><td>Alcalino Fenol: Mida 87 ml de fenol licuado en 1-L volumétrico lleno de 2/3 con agua DDI. Añadir 34 g de NaOH, maquillar hasta el volumen con agua DDI.</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-3</td><td></td></tr><tr>Solución de hipoclorito para tiendas <td>minoristas</td><td></td> de<td>lejía</td> comercial<td>: Usando un cilindro graduado de 100 ml, mida 31,5 ml de lejía comercial y llene hasta 100 ml con agua DDI.</td></tr><tr><td>Pellets de NaOH</td><td>Fisher Scientific</td><td>S320-1</td><td></td></tr><tr><td>EDTA disódico</td><td>Sigma</td><td>Aldrich E5124</td><td></td></tr><tr><td>Hiprclorito de sodio</td><td>Fisher Scientific</td><td>SS290-1</td><td></td></tr><tr><td>Triton (10%)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP151-100</td><td></td></tr><tr><td>Nitroprusside de sodio</td><td>Fisher Scientific</td><td>S350-100</td><td></td></tr><tr><td>Sales de amonio</td><td>Fisher Scientific</td><td>A637-10</td><td></td></tr><tr><td>Phenoxide</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC388611000</td><td></td></tr><tr><td>Eisenia Fetida</td><td>La fábrica de gusanos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tienda</td><td></td><td></td><td>minorista de palas</td></tr><tr><td>Bucket</td><td>Tienda</td><td></td><td></td>minorista</tr><tr><td>Tierra para macetas</td><td>Tienda</td><td></td><td></td>minorista</tr><tr><td>de evitación Rueda Medio</td><td>ambiente Canadá</td><td></td><td>Construido por un diseño modificado de Environment Canada' s Prueba de Evitación Aguda.</td></tr><tr><td>Lámina Alumminum</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-213-100</td><td></td></tr><tr><td>Placas de Petri</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-757-11</td><td>8,5 cm de diámetro.</td></tr><tr><td>Semillas de calabaza</td><td>Ontario Seed Company (OSC)</td><td>2055</td><td></td></tr><tr><td>Alfalpha Seeds</td><td>Ontario Seed Company (OSC)</td><td>6675</td><td></td></tr><tr><td>Tubos de centrífuga (30 ml)</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>22-038-906</td><td></td></tr><tr><td>Vasos de precipitados (50&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>02-540G</td><td>Secado al horno a 105 &#176;C.</td></tr><tr><td>Vaso de precipitados (30&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>20-540C</td><td></td></tr><tr><td>Matraces Erlenmeyer (125&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>S76106C</td><td></td></tr><tr><td>Matraz volumétrico (100&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>10-211C</td><td></td></tr><tr><td>Sedimento estuarino</td><td>Instituto Nacional de Estándares</td><td>1546A</td><td>Material de Referencia Estándar</td></tr><tr><td>Bleach</td><td>Clorox Ultra (5&#8211; Hipoclorito</td><td></td><td></td> de sodio al 10%)</tr></tbody></table>

física, química y caracterización biológica de seis biochars producido para la remediación de sitios contaminados

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

Las propiedades físicas y químicas de biochar varían en función de las fuentes de materias primas y las condiciones de producción, por lo que es posible diseñar biochars con funciones específicas (por ejemplo, captura de carbono, mejoras en la calidad del suelo, o de adsorción de contaminantes). En 2013, la Iniciativa Internacional Biochar (IBI) hizo públicamente disponible su Estandarizado Definición del producto y líneas directrices de ensayo del producto (versión 1.1), que establece las normas para las características físicas y químicas de biochar. Se analizaron seis biochars elaborados a partir de tres diferentes materias primas y a dos temperaturas de características relacionadas con su uso como una enmienda del suelo. El protocolo describe el análisis de las materias primas y biochars e incluye: capacidad de intercambio catiónico (CIC), superficie específica (SSA), carbono orgánico (CO) y el porcentaje de humedad, pH, la distribución del tamaño de partículas y análisis inmediato y definitivo. También se describen en el protocolo son los análisis de las materias primas y el biochars para los contaminantes incluidos los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs), metales y mercurio, así como nutrientes (fósforo, nitritos y nitratos y amonio como nitrógeno). El protocolo también incluye los procedimientos de análisis biológicos, la evitación de las lombrices y ensayos de germinación. Basado en el mando de control de calidad / calidad (QA / QC) los resultados de los espacios en blanco, duplicados, estándares y materiales de referencia, todos los métodos se determinaron adecuada para su uso con materiales de biochar y de materias primas. Todos biochars y materias primas se encontraban dentro de los criterios establecidos por el IBI y había pequeñas diferencias entre biochars, excepto en el caso del biochar producido a partir de materiales de desecho de la construcción. Este biochar (denominado Antiguo biochar) estaba decidido a tener niveles elevados de arsénico, cromo, cobre y plomo, y no pudo evitar y germinación ensayos de lombrices. Basándose en estos resultados, Viejo biochar no sería adecuado para su uso como una enmienda del suelo para s de carbonoequestration, mejoras o remediación de calidad sustrato.

Un resumen de todos los resultados, incluyendo una comparación con los criterios establecidos por el IBI 13 se puede encontrar en los cuadros 1 (resumen), 2 (Nuevo, alto, bajo, Tercero de materia prima y de alta 2 biochars) y 3 (biochar Vieja). Todos biochars y materias primas utilizadas en 2012 y 2013 (Tabla 2) se encontraban dentro de los criterios establecidos por el IBI y había pequeñas diferencias entre biochars. Biochar Viejo (T...

Biocarbón es un material rico en carbono se utiliza como una enmienda del suelo con la capacidad de secuestrar sostenible de carbono, mejorar la calidad del sustrato y los contaminantes Sorb. Este protocolo describe los métodos analíticos 17 utilizados para la caracterización de biochar, que se requiere antes de la implementación a gran escala de estas enmiendas en el medio ambiente.

Física, química y caracterización biológica de seis biochars Producido para la Remediación de Sitios Contaminados

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

El objetivo general del siguiente experimento es caracterizar las propiedades físicas, químicas y biológicas de seis biocarbones que se utilizarán como enmiendas del suelo para la remediación de sitios contaminados en cuanto a propiedades básicas de utilidad del biocarbón, porcentaje de humedad y materia orgánica. Se determinan el análisis próximo y final, el pH y la distribución del tamaño de partícula. El análisis de informes de tóxicos incluye pruebas de germinación de semillas y pruebas para evitar lombrices de tierra, así como pruebas de contaminantes para hidrocarburos aromáticos policíclicos, policlorados, biohinojos y metales, incluido el mercurio en el análisis avanzado de biocarbón y propiedades de mejora del suelo.Los biocarbones se analizan para determinar nutrientes como amoníaco, nitrato, nitrito y fósforo, así como su capacidad para absorber o inmovilizar contaminantes mediante la evaluación de su área de superficie específica y su capacidad de intercambio catiónico. Los resultados de estos métodos detallaron las características físicas, químicas y biológicas del biocarbón y determinaron su elegibilidad para ser utilizado como enmiendas del suelo para la remediación

physical-chemical-biological-characterization-six-biochars-produced

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Física, química y caracterización biológica de seis biochars Producido para la Remediación de Sitios Contaminados

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