Fisica, chimica e caratterizzazione biologica di Six Biochars Prodotti per il risanamento dei siti contaminati

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di caratterizzare le proprietà fisiche, chimiche e biologiche di sei biochar da utilizzare come ammendanti del suolo per la bonifica di siti contaminati nelle proprietà di base dell'utilità del biochar, percentuale di umidità e materia organica. Vengono determinate l'analisi prossima e finale, il pH e la distribuzione granulometrica. L'analisi delle segnalazioni di sostanze tossiche comprende i test di germinazione dei semi e di prevenzione dei lombrichi, nonché i test dei contaminanti per idrocarburi policiclici aromatici, policlorurati, finocchi biologici e metalli, tra cui l'analisi avanzata del mercurio nel biochar e le proprietà di miglioramento del suolo.

I biochar sono testati per i nutrienti tra cui ammoniaca, nitrati, nitriti e fosforo, nonché per la loro capacità di assorbire o immobilizzare i contaminanti attraverso la valutazione della loro superficie specifica e della capacità di scambio cationico. I risultati di questi metodi hanno dettagliato le caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche del biochar e determinano la loro idoneità ad essere utilizzati come ammendanti del suolo per la bonifica di siti contaminati. Il vantaggio principale dell'utilizzo di questi metodi è che sono gli stessi delineati dall'International Biochar Initiative o IBI e dal loro protocollo standardizzato, e abbiamo dimostrato che sono accurati ed efficaci nell'analisi di più caratteri biologici.

Molti di questi metodi saranno familiari agli scienziati specializzati nella ricerca sul suolo, a condizione che vengano seguite le corrette misure di garanzia e controllo della qualità. Questi metodi sono affidabili e facilmente applicabili sia al biochar che alle loro materie prime. Nel nostro lavoro precedente, abbiamo sottolineato l'importanza di un'attenta caratterizzazione del biochar prima dell'implementazione su scala di campo.

Quando abbiamo appreso che l'IBI stava sviluppando un protocollo standardizzato, avevamo già iniziato questo progetto, e quindi siamo stati in grado di integrare molti aspetti dei protocolli IBI nel nostro lavoro. La mia dottoranda, Mackenzie Deez, e la mia studentessa di master Michelle Parisian, e un tecnico di laboratorio certificato dimostreranno queste procedure prima di iniziare questa procedura. Calibrare la sonda di pH prima dell'uso con gli standard di calibrazione.

Successivamente, aggiungere 25 grammi di biochar a 25 millilitri di acqua distillata deionizzata in una provetta da centrifuga. Agitare manualmente la soluzione per due minuti, quindi centrifugare una soluzione per 3000 G per cinque minuti. Al termine, raccogliere il supinato in una provetta di vetro e misurare il pH per la distribuzione granulometrica mediante essiccazione progressiva.

Registrare il peso di sette setacci standard statunitensi seguendo questo luogo, 60 grammi di biochar nel setaccio da 4,7 millimetri. Quindi posizionare il coperchio sulla parte superiore e fissare la pila di setacci sullo shaker. Dopo aver agitato il campione per 10 minuti, registrare il peso di ciascun setaccio.

Riportare i dati in un file Excel come percentuale rimanente in ogni setaccio. Per i test di germinazione, assicurati che le rispettive quantità di ciascun trattamento siano tre grammi di biochar, 10 grammi di terriccio e un pezzo di carta da filtro. Quindi posizionare i trattamenti nelle rispettive piastre di Petri.

Quindi metti cinque semi di zucca e 50 semi di erba medica nelle piastre di Petri. Per ogni trattamento con cilindro graduato, aggiungere 15 millilitri di acqua a tutte le piastre di Petri e coprirle con i rispettivi coperchi. Posizionare le piastre di Petri per la germinazione sotto 14, 10 ore di fotoperiodo fluorescente.

Mantenere la temperatura a 27 gradi più o meno sei gradi Celsius per simulare un ciclo estivo giorno e notte. Dopo sette giorni, registrare il numero di semi germinati e riportare i risultati come percentuale germinata per capsula di Petri. Misura la lunghezza delle radici dei semi germinati usando un righello.

Quindi riportare le lunghezze delle radici come somma di ciascuna piastra di Petri. Mescolare i salmerini biologici con una vanga e un secchio con il terriccio in ragione del 2,8% in peso. Successivamente, riempi ciascuno degli scomparti.

Avere una ruota per evitare i lombrichi con 120 grammi di terriccio come controllo o una miscela di biochar terriccio con ogni altro scomparto che funge da controllo non modificato. A questo punto, rimuovete l'isea petito da una sana miscela di terriccio di muschio di torba mantenuta al 30% di umidità, scegliendo vermi di dimensioni variabili da 0,3 a 0,6 grammi. Aggiungere 10 vermi allo scomparto centrale rotondo e coprire la ruota di prevenzione con un foglio di alluminio.

Dopo 48 ore, rimuovere i vermi e registrare la loro posizione nella rotella di prevenzione per determinare la concentrazione di finocchio bio policlorurato o PCB. Asciugare campioni di terreno da 10 grammi durante la notte a 25 gradi Celsius per 18-24 ore. Al termine, macinare i campioni fino a ottenere una polvere fine con 10 grammi di solfato di sodio e 10 grammi di sabbia di ottawa.

Successivamente, due grammi di campione in un ditale soli e aggiungere 100 microlitri di decrò clorobienal come standard surrogato interno. Estrarre i campioni in un apparecchio oxit per quattro ore a quattro-sei cicli all'ora in 250 millilitri di clorometano dopo l'estrazione. Trasferire ogni estratto campione in una provetta e concentrarlo a un millilitro utilizzando un vuoto, utilizzando un gascromatografo dotato di un rivelatore a cattura elettronica, una colonna capillare di silice fusa e un software appropriato analizzando gli estratti di biochar per un totale di una clausola che riporta i valori come microgrammi per grammo di peso secco.

I risultati di questa tabella delineano le proprietà fisiche, chimiche e biologiche necessarie per caratterizzare completamente il biochar e le sue materie prime. I protocolli delineati in questo manoscritto e necessari per ottenere questi risultati sono coerenti con quelli delineati nel protocollo standardizzato IBI. I test biologici sul biochar sono importanti per valutarne la tossicità.

L'esposizione ai contaminanti può inibire la capacità dei lombrichi di svolgere funzioni essenziali del suolo come la decomposizione, la mineralizzazione dei nutrienti e il miglioramento della struttura del suolo. I test hanno prodotto differenze significative tra i bio char. Il nuovo biochar non ha mostrato effetti dannosi sul lombrico isia feta come valutato dalla prevenzione dei lombrichi.

Tuttavia, i vermi hanno evitato in modo significativo il vecchio biochar, i semi di zucca ed erba medica hanno germinato bene con una germinazione rispettivamente del 67% e dell'81%. Anche le radici sono proliferate bene, con lunghezze medie dopo sette giorni rispettivamente di 14 centimetri e 55 centimetri per i semi di zucca ed erba medica. Il vecchio biochar ha mostrato tossicità per le piante e tutti gli altri biochar valutati non hanno mostrato effetti dannosi sulla germinazione dei semi, misurata in percentuale, germinazione e lunghezza delle radici dopo sette giorni.

Tutti i metodi sono necessari per caratterizzare efficacemente il biochar prima dell'applicazione su scala di campo. Tuttavia, molti di questi metodi possono essere eseguiti contemporaneamente e ciò riduce al minimo il tempo necessario per la caratterizzazione del biochar. Quando si esegue uno di questi metodi, è essenziale assicurarsi che il biochar sia adeguatamente omogeneizzato e che venga prelevato un campione rappresentativo.

Ci sono molti aspetti della garanzia e del controllo della qualità che sono parte integrante di ciascun metodo e fondamentali per la produzione di dati affidabili. Dopo un'accurata caratterizzazione del biochar, può iniziare l'applicazione su scala di campo del biochar. L'obiettivo di questi studi può essere quello di ridurre al minimo la biodisponibilità dei contaminanti attraverso l'assorbimento, migliorare i raccolti attraverso una maggiore capacità di scambio dei gatti nell'aggiunta di nutrienti, o valutare il potenziale di sequestro del carbonio del biochar determinando la sua stabilità e i suoli nel tempo.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione dei metodi chimici, fisici e biologici necessari per caratterizzare completamente il biochar. Il biochar può quindi essere utilizzato come ammendante del suolo per la bonifica di siti contaminati.