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

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。