Name: 汚染サイトの修復のために製造シックスBiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: 学ぶバイオ炭の物理・化学・生物学的特性評価法。土壌改良材としての適性を判定し、汚染サイト修復への応用可能性を評価する標準的な分析手法を解説します。

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この作業は、カナダ政府の連邦経済開発庁（FedDev）のクイーンズ大学への応用研究および商業化拡張）(アリソン・ラッター博士とダルコ・マトビッチ博士)によって資金提供されました。 バイオ炭を提供してくれたBurt's Greenhouses(オンタリオ州オデッサ)に心から感謝します。RMCのCBRN保護グループのYuxing Cui氏、ASUおよびZeeb Labのスタッフの継続的なサポートに感謝します。

<ol><li>Lehmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+handful+of+carbon%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A handful of carbon.</a> Nature. 447, 143-144 (2007).</li>
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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>
<li>Glaser, B., Lehmann, J., Zech, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ameliorating+physical+and+chemical+properties+of+highly+weathered+soils+in+the+tropics+with+charcoal%E2%80%93a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Fertility+Soils%22%5BJournal%5D)">Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal–a review.</a> Biol. Fertility Soils. 35 (4), 219-230 (2002).</li>
<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>
<li>Ghosh, U., Luthy, R. G., Cornelissen, G., Werner, D., Menzie, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-situ+sorbent+amendments%3A+A+new+direction+in+contaminated+sediment+management%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">In-situ sorbent amendments: A new direction in contaminated sediment management.</a> Environ. Sci. Technol. 45 (4), 1163-1168 (2011).</li>
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<li>Solaiman, Z. M., Murphy, D. V., Abbott, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochars+influence+seed+germination+and+early+growth+of+seedlings%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Soil%22%5BJournal%5D)">Biochars influence seed germination and early growth of seedlings.</a> Plant Soil. 353 (1-2), 273-287 (2012).</li>
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<li>Cantrell, K. B., Hunt, P. G., Uchimiya, M., Novak, J. M., Ro, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+pyrolysis+temperature+and+manure+source+on+physicochemical+characteristics+of+biochar%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar.</a> Bioresour. Technol. 107 (0), 419-428 (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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<li>Liang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Black+carbon+increases+cation+exchange+capacity+in+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Black carbon increases cation exchange capacity in soils.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 70, 1719-1730 (2006).</li>
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</ol>

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

プロトコールに記載されているすべてのメソッドは、慎重に検証され、広く土壌のために使用されている。バイオ炭の特性は、まだ始まったばかりであるため、炭素が豊富な基質のためのこれらの方法の有効性はほとんど知られていなかった。これらの方法自体は小説ではありませんが、そのため、日常的にバイオ炭を特徴づける彼らのアプリケーションです。品質保証/品質管理の面では、検出限界未満であるブランクまたは標準物質のために正しいと回収に関する方法のいずれかの間には問題がなかった。これは、これらの方法は、炭やその他の木炭状材料の特徴付けのために使用されるのに適していることを示している。炭はますます土壌添加剤として認めになるように多くの異なる方法が、しかし文献20、34-41にbiocharsを特徴付けるために使用されており、日常的な方法が必要とされる。 陽イオン交換容量は、メトたdはこれが困難で生じた。サンプルのCECの算出方法は、試料の重量と、その所定の重量におけるナトリウムの濃度に依存する。炭は、非常に低い密度を有するため、土壌がするように、遠心分離後にチューブの底にペレット化しない...

炭は、炭素に富む副産物有機物1の熱分解中に生成される。興味、両方公にと学問、土壌に炭を追加する際に、土壌の質及び植物成長2,3を改善するその能力から生じる、持続的に廃棄物を同時に提供する代替案ながらカーボン4、および収着有害な汚染物2、3、5-7を封鎖熱分解による管理とエネルギー生産。 Biocharsは、異なる熱分解系を介して、世界中の多数の企業や組織によって生産されている。炭の製造に使用される材料は、木材チップ、動物の糞尿や建設廃棄物1を含む（が、これらに限定されない）。これらの違いはbiochars「物理的及び化学的特性を変化させるため、基板を改善する能力、長期安定性を促進し、吸着能力を増加することが予想される。さらに、熱分解プロセス中のバイオ炭のMAyが意図せずに汚染された原料油や不適切な熱分解条件の結果として、金属、PAH類やPCBで汚染さ。したがって、バイオ炭は土壌改良として環境中に大規模に適用する前に、国際バイオ炭イニシアティブによって示唆汚染物質、比表面積、カチオン交換容量、ミミズ回避発芽などのため炭の注意深い特徴付け（IBI）行われなければならない。 2013年にバイオ炭物理的および化学的特性のための基準を設定バイオ炭ための、最初の標準化された製品定義および製品テストガイドライン、公開され、一般に公開されました。 リサーチカナダはかなり激しく劣化した土壌や、PCBの2、3のような収着残留性有機汚染物質（POPs）で植物の成長を改善する能力を持って、オデッサ、ONの商業温室で生産そのバイオ炭を示している。このバイオ炭は3から製造されている発生した熱は冬の間彼らの温室操作を温めるために使用され、ボイラシステムを介して異なる原料油（ すなわち有機物源）。 この研究は、特性評価のバイオマスボイラーにおけるバイオ炭の生産に関連するデータ、および土壌改良としてのバイオ炭の使用を提供する。本研究の目的は、徹底的に標準化された製品定義および製品テストガイドライン（1.1版）（2013）にIBIが設定した基準に従って6 biocharsの物理的、化学的および生物学的特性を特徴付けることである。これらの特性は、農業修正各炭の性能および汚染物質を収着する能力、可能な場合、リンクされます。

<table><tbody><tr><td>バイオ炭</td><td>Burt's Greenhouses</td><td></td><td>6つのバイオ炭はすべて、BlueFlameボイラーシステム</td></tr><tr><td>NaOAc</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>E124-4</td>を介してバーツ温室で生産されました <td>136.08 gのNaOAC.3H2Oを750mlの蒸留脱イオン水(DDI水)に溶解します酢</td></tr><tr><td>酸</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>A38-212</td><td></td></tr><tr><td>ナトリウム水酸化物</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>SS284-1</td><td></td></tr><tr><td>イソプロパノール</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>A416P4</td><td>80%IPA:800mlのIPAと200mlのDDI水。</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Fisher Scientific</td><td>Scientific A649500</td><td>5.35 g NH4Cl を 1 L DDI 水に溶解します。&nbsp;</td></tr><tr><td>アルミ乾燥パン</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック <td>08-732-110</td><td></td></tr><tr><td>乾燥オーブン</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック <td>508N0024</td><td>200 >Cで2時間。</td></tr><tr><td>デシケーター</td><td>フィッシャー・サイエンティフィ</td>ック <td>08-595A</td><td></td></tr><tr><td>バランス</td><td>メトラー</td><td>1113032410</td><td></td></tr><tr><td>飽和溶液</td><td>フィッシャー・サイエンティフィ</td>ック <td>06-664-25</td><td></td></tr><tr><td>ボルテックス</td><td>バーンステッド/サーモリン</td><td>871000536389&nbsp;&nbsp;&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>International Equipment Company</td><td>24372808</td><td>3,000 x g を 5 分間</td></tr><tr><td>すすぎ液</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック (Ricca Chemistry Company)</td><td>06-664-24</td><td></td></tr><tr><td>導電率計</td><td>WESCAN</td><td>88298</td><td></td></tr><tr><td>代替液</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</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 表面積分析装置&nbsp;</td><td>Cavlon</td><td>885</td><td>120 &deg;Cは最低2時間。</td></tr><tr><td>マッフル炉</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>806N0024</td><td>420°Cで16時間カバーするための加熱。</td></tr><tr><td>pHメーター</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td>・サイエンティフィ<td>ック・イ1230185263</td><td></td></tr><tr><td>ふる</td>い フィ<td>ッシャー・サイエンティフィ</td><td>ック・サイエンティフィック・イ2288926</td><td>4.7mmのふるいが上部にあります。</td></tr><tr><td>ふるい Skaker</td><td>Meinzer II</td><td>0414-02</td><td>10分間振る。</td></tr><tr><td>硫酸ナトリウム</td><td>VWR</td><td>EM-SX0761-5</td><td></td></tr>オ<tr><td>タワサンド</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>S23-3</td><td></td></tr><tr><td>ソックスレー装置</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(パイレックス)</td><td>09-557A</td><td>4&nbsp;4&ndashでの時間。6&nbsp;サイクル/時間。</td></tr><tr><td>DCBP</td><td>Suprlco Analytical</td><td>48318&nbsp;&nbsp;&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ジクロロメタン</td><td>Sigma Aldrich</td><td>40042-40855-U</td><td></td></tr><tr><td>6890 Plus ガスクロマトグラフ マイクロ 63 Ni ECD</td><td>アジレント</td><td>US00034778</td><td></td></tr><tr><td>ヘリウム</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-NIT1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>窒素</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-HEL1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>モルタルと乳棒</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック (クアーズ・テ)</td> <td>12-948G</td><td></td></tr><tr><td>硝酸</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>351288212</td><td></td></tr><tr><td>No.40 濾紙</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(ワットマン)</td><td>09-845A</td><td></td></tr><tr><td>クォーツ/ニッケル計量ボート</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>11-474-210</td><td></td></tr><tr><td>DMA-80</td><td>ATSサイエンティフィック</td><td>5090264</td><td></td></tr><tr><td>98&#8211;99% ギ酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>33015-1L</td><td>1 L 容量 750 ml まで DDI 水で充填し、20 ml ギ酸を加えて DDI 水で容量まで充填します。</td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Fisher Sientific</td><td>15338284</td><td></td></tr><tr><td>Rotating Shaker</td><td>New Brunswick Scientific (Innova 2100)</td><td>14-278-108</td><td>200 rpmで1時間。</td></tr><tr><td>No. 42 濾紙</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック (ワットマン)</td><td>09-855A</td><td></td></tr><tr><td>WhirlPacks</td><td>フィッシャー・サイエンティフィ</td>ック <td>R55048</td><td></td></tr><tr><td>カリウム二水素 オルトフォスパフテ</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>・サイ</td>エンティフィック 181525 <td></td></tr><tr><td>2 M KCl</td> フィ<td>ッシャー・サイエンティフィ</td>ック<td>・サイ</td>エンティフィック P282100 <td></td></tr><tr><td>プラスチック・バイアル</td> フィ<td>ッシャー・サイエンティフィ</td>ック <td>03-337-20</td><td></td></tr><tr><td>塩化アンモニウム</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック<td>PX05115</td><td>室温までウォームアップすることができます</td></tr><tr><td>カラー試薬</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>361028260</td><td>室温までウォームアップすることができます</td></tr><tr><td>比色計</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>13-642-400</td><td>ランプをウォームアップして5分間動作させるには、電源を入れてください。</td></tr><tr><td>ASEAL Auto Analyzer 2</td><td>SEAL</td><td>4723A12068</td><td></td></tr>液<tr><td>化フェノール</td>フィ<td>ッシャーサイエンティフィック</td><td>MPX05115</td><td>アルカリフェノール:87mlの液化フェノールをDDI水で満たされた1-L容量2/3に測定します。NaOH34 gを加え、DDI水で容量を増やします。</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>S318-3</td><td></td></tr><tr><td>業務用漂白剤</td><td>小売店</td><td></td><td>次亜塩素酸塩溶液:100 mlのメスシリンダーを使用して、31.5 mlの業務用漂白剤を測定し、DDI水で100 mlまで満たします。</td></tr><tr><td>NaOHペレット</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック<td>S320-1</td><td></td></tr><tr><td>EDTA二ナトリウム</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>E5124</td><td></td></tr><tr><td>ヒプロクロライトナトリウム</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>SS290-1</td><td></td></tr><tr><td>トリトン(10%)</td> <td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック<td>BP151-100</td><td></td></tr><tr><td>ニトロプルシドナトリウム</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック<td>S350-100</td><td></td></tr><tr><td>アンモニウム塩フィ</td><td>ッシャーサイエンティフィック</td><td>A637-10</td><td></td></tr><tr><td>フェノキシド</td><td>フィッシャー サイエンティフィック</td><td>AC388611000</td><td></td></tr><tr><td>アイセニア フェティダ</td><td>ワーム ファクトリー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スペード</td><td>小売店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>バケツ</td><td>小売店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ポッティング 土壌</td><td>小売店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>回避ホイール</td><td>カナダ</td><td></td><td>カナダ環境省の修正設計によって建設されました。の急性回避テスト。</td></tr><tr><td>アルミホイル</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック <td>01-213-100</td><td></td></tr><tr><td>シャーレ</td><td>フィッシャーサイエンティフィ</td>ック <td>08-757-11</td><td>直径8.5cm。</td></tr><tr><td>パンプキンシード</td><td>オンタリオシードカンパニー(OSC)</td><td>2055</td><td></td></tr><tr><td>Alfalpha Seeds</td><td>オンタリオシードカンパニー(OSC)</td><td>6675</td><td></td></tr><tr><td>遠心分離チューブ(30 ml)</td><td>フィッシャーサイエンティフィック&nbsp;</td><td>22-038-906</td><td></td></tr>ビー<tr><td>カー(50&nbsp;ml)</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(パイレックス)</td><td>02-540G</td><td>オーブン105&#176;Cで乾燥。</td></tr><tr><td>ビーカー (30&nbsp;ml)</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(パイレックス)</td><td>20-540C</td><td></td></tr><tr><td>三角フラスコ(125&nbsp;ml)</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(パイレックス)</td><td>S76106C</td><td></td></tr><tr><td>メスフラスコ(100&nbsp;ml)</td><td>フィッシャーサイエンティフィック(パイレックス)</td><td>10-211C</td><td></td></tr><tr><td>河口堆積物</td><td>国立標準研究所</td><td>1546A</td><td>標準物質</td></tr>漂<tr><td>白剤</td><td>クロロックスウルトラ(5&#8211;10%次亜塩素酸ナトリウム)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

汚染サイトの修復のために製造シックスbiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価

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

炭の物理的および化学的特性は、それが可能な特定の機能（ 例えば炭素隔離、土壌の質の改善、または汚染物質の収着）でbiocharsを設計すること、原料源および製造条件に基づいて変化する。 2013年には、国際バイオ炭イニシアティブ（IBI）がバイオ炭のための物理的および化学的特性のための基準を設定し、その標準化された製品定義および製品テストガイドライン（バージョン1.1）を公的に利用可能になる。三つの異なる原料から、および2つの温度で行わ六biocharsは、土壌改良剤としてのそれらの使用に関連した特性について分析した。プロトコルは、原料とbiocharsの分析を説明し、含ま：陽イオン交換容量（CEC）、比表面積（SSA）、有機炭素（OC）及び水分率、pHは、粒子サイズ分布、および近接及び元素分析を。また、原料の分析とバイオ炭は、プロトコルの中で説明されている多環芳香族炭化水素（PAH）を含む汚染物質のための、ポリ塩化ビフェニル（PCB）、金属、水銀などの栄養素（リン、亜硝酸とアンモニア窒素など）。プロトコルはまた、生物学的な試験手順、ミミズ回避と発芽アッセイが含まれる。品質保証/品質管理（QA / QC）ブランク、重複、標準および標準物質の結果に基づいて、すべての方法は、炭と原料物質との使用に適して決定した。すべてのbiocharsと原料はIBIが設定した基準内に十分だったとbiochars間の少しの違いは、建設廃材から生産バイオ炭の場合を除き、ありました。 （旧炭と呼ばれる）この炭は、ヒ素、クロム、銅、鉛の上昇したレベルを有すると決定された、およびミミズ回避発芽アッセイを失敗した。これらの結果に基づいて、オールド·炭は炭素sの土壌改良として使用するのに適切ではないequestration、基板の品質の向上や改善。

IBI 13によって設定された基準との比較を含め、すべての結果の概要を表1（サマリー）、2（新、ハイ、ロー、第三原料およびHigh-2 biochars）、 図3（旧バイオ炭）で見つけることができます。 2012年と2013年（ 表2）で使用されるすべてのbiocharsと原料はIBIが設定した基準内に十分だったとbiochars間の少しの違いがありました。古い炭（ 表3）、試験のために提出された第一のバイオ炭は、使用される輸送用パレット、建設廃棄物から作られ、金属ヒ素、クロム、銅、鉛のレベルが上昇していることが決定された。点火に損失によって決定されるように古い炭はまた、有機炭素（63.2％）の最も低いレベルを有していた。この炭は、抽出可能なリン（850ミリグラム/ kg）およびCEC（34.8 CMOL / kg）の最高レベル、ならびに微粒子（&lt;0.5mmで48％）の最も高い割合を有していた。オールド·バイオ炭はまた、唯一のバイオ炭た発芽...

バイオ炭は、持続可能な基板の品質と収着汚染物質を向上させる、炭素を隔離する能力を持つ土壌改良として使用される炭素が豊富な材料である。このプロトコルは、以前の環境ではこれらの改訂の大規模な実装に必要とされるバイオ炭の特徴付けに使用17分析方法について説明します。

汚染サイトの修復のために製造シックスBiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価

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

次の実験の全体的な目標は、基本的なバイオ炭の有用性、水分の割合、および有機物の汚染された場所の修復のための土壌改良剤として使用される6つのバイオチャーの物理的、化学的、および生物学的特性を特徴付けることです。近接分析と最終分析、pHおよび粒度分布が決定されます。毒物報告分析には、種子の発芽とミミズ回避試験、多環芳香族炭化水素、ポリ塩化、バイオフェンネル、およびバイオ炭の水銀を含む金属の汚染物質試験が含まれます。バイオチャーは、アンモニア、硝酸塩、亜硝酸塩、リンなどの栄養素、および比表面積と陽イオン交換能力の評価を通じて汚染物質を吸収または固定化する能力についてテストされます。これらの方法の結果は、バイオ炭の物理的、化学的、生物学的特性を詳述し、汚染された場所の修復のための土壌改良剤として使用する適格性を判断しました。これらの方法を使用する主な利点は、International Biochar Initiative(IBI)とその標準化されたプロトコルで概説されているものと同じであり、複数のバイオ炭の分析に正確かつ効果的であることが示されていることです。これらの方法の多くは、正しい品質保証と品質管理対策が守られていれば、土壌研究を専門とする科学者には馴染み深いものです。これらの方法は信頼性が高く、バイオ炭とその原料の両方に簡単に適用できます。これまでの研究では、フィールドスケールでの実施に先立ってバイオ炭を慎重に特性評価することの重要性を強調しました。IBIが標準化されたプロトコルを開発していることを知ったとき、私たちはすでにこのプロジェクトを開始していたため、IBIプロトコルの多くの側面を私たちの仕事に取り入れることができました。私の博士課程の学生である Mackenzie Deez と修士課程の学生である Michelle Parisian、および認定された検査技師が、この手順を開始する前に、これらの手順を実演します。校正用標準試料とともに使用する前に、pHプローブを校正してください。これに続いて、遠心分離管内の蒸留脱イオン水25ミリリットルに25グラムのバイオ炭を加えます。溶液を手動で2分間振とうした後、溶液を3000Gで5分間遠心分離します。終了したら、スーピネートをガラス試験管に集め、プログレッシブドライシングを介して粒度分布のpHを測定します。この場所に続いて、7つの米国標準ふるいの重量を記録し、4.7ミリメートルのふるいに60グラムのバイオ炭を入れます。次に、蓋を上に置き、ふるいのスタックをシェーカーに固定します。サンプルを10分間振とうした後、各ふるいの重量を記録します。Excelファイル内のデータを、各ふるいの残り率として報告します。発芽試験では、各処理のそれぞれの量がバイオ炭3g、培養土10g、濾紙1枚であることを確認してください。次に、トリートメントをそれぞれのシャーレに入れます。次に、5つのカボチャの種と50個のアルファルファの種をペトリ皿に入れます。メスシリンダーを使用した各処理について、すべてのペトリ皿に15ミリリットルの水を追加し、それぞれの蓋で覆います。14、10時間の蛍光写真撮影期間の下で発芽のためのペトリ皿を置きます。気温を27°C±6°Cに維持し、夏の昼と夜のサイクルをシミュレートします。7日後、発芽した種子の数を記録し、その結果をペトリ皿あたりの発芽率として報告します。定規を使用して発芽した種子の根の長さを測定します。次に、根の長さを各ペトリ皿の合計として報告します。スペードとバケツを使用して、バイオチャーを培養土と2.8重量%の割合で混合します。これに続いて、各コンパートメントを埋めます。防除として120グラムの培養土を備えたミミズ回避ホイール、または培養土バイオ炭の混合物を他のすべてのコンパートメントが未修正の制御として機能するようにしてください。この時点で、30%の水分に保たれたピートモスの健康な土壌混合物からイセアペティートを取り除き、サイズが0.3〜0.6グラムの範囲のワームを選択します。丸い中央のコンパートメントに10個のウォームを追加し、回避ホイールをアルミホイルで覆います。48時間後、ワームを取り外し、回避ホイールにその位置を記録して、ポリ塩化バイオフェンネルまたはPCB濃度を決定します。10グラムの土壌サンプルを摂氏25度で一晩18〜24時間乾燥させます。終了したら、サンプルを10グラムの硫酸ナトリウムと10グラムのオタワ砂を含む微粉末に粉砕します。次に、2グラムのサンプルをソリシンブルに入れ、内部代理標準として100マイクロリットルのデコクロロビエンナールを追加します。抽出後、250ミリリットルのジクロロメタン中で、1時間あたり4〜6サイクルで4時間、オキシト装置でサンプルを抽出します。各サンプル抽出物をチューブに移し、真空を使用して1ミリリットルに濃縮し、電子捕獲検出器を備えたガスクロマトグラフ、溶融シリカキャピラリーカラム、および適切なソフトウェアを使用して、バイオ炭抽出物を合計で分析し、乾燥重量あたりのマイクログラムとして値を報告します。この表の結果は、バイオ炭とその原料を完全に特性評価するために必要な物理的、化学的、生物学的特性を概説しています。この原稿で概説され、これらの結果を得るために必要なプロトコルは、IBI標準化プロトコルで概説されているものと一致しています。バイオ炭の生物学的試験は、その毒性を評価するために重要です。汚染物質にさらされると、ミミズが分解、栄養塩化、土壌構造の改善などの重要な土壌機能を実行する能力が阻害される可能性があります。この試験では、バイオチャー間で有意な差が見られた。新しいバイオ炭は、ミミズの回避によって評価されたミミズisia fetaに有害な影響を示さなかった。しかし、ワームは古いバイオ炭、カボチャ、アルファルファの種子を大幅に回避し、それぞれ67%と81%の発芽率でよく発芽しました。根もよく増殖し、7日後の平均の長さはカボチャとアルファルファの種子でそれぞれ14センチメートルと55センチメートルでした。古いバイオ炭は植物に対する毒性を示し、評価された他のすべてのバイオ炭は、7日後のパーセント、発芽、および根の長さで測定された種子の発芽に有害な影響を示しませんでした。バイオ炭をフィールドスケールで適用する前に効果的に特性評価するには、すべての方法が必要です。ただし、これらの方法の多くは同時に実行できるため、バイオ炭の特性評価に必要な時間が最小限に抑えられます。これらの方法のいずれかを実行する際には、バイオ炭が適切に均質化され、代表的なサンプルが採取されていることを確認することが不可欠です。品質保証と品質管理には、各分析法に不可欠であり、信頼性の高いデータを生成するために重要な多くの側面があります。徹底的なバイオ炭の特性評価に続いて、バイオ炭のフィールドスケールでの応用を開始することができます。これらの研究の目的は、吸収による汚染物質のバイオアベイラビリティの最小化、栄養素添加による猫の交換能力の増加による作物収量の改善、またはバイオ炭の安定性と土壌の経時変化を測定することでバイオ炭の炭素隔離可能性を評価することである可能性があります。このビデオを見れば、バイオ炭を完全に特性評価するために必要な化学的、物理的、生物学的な方法について十分に理解できるはずです。その後、バイオ炭は、汚染された場所のinit修復のための土壌改良剤として使用できます。

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

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