Física, química e biológica dos Seis biochars produzido para a remediação de áreas contaminadas

O objetivo geral do experimento a seguir é caracterizar as propriedades físicas, químicas e biológicas de seis biochars a serem usados como corretivos do solo para a remediação de locais contaminados em propriedades básicas de utilidade do biochar, porcentagem de umidade e matéria orgânica. A análise próxima e final, o pH e a distribuição do tamanho das partículas são determinados. A análise de relatórios de tóxicos inclui testes de germinação de sementes e prevenção de minhocas, bem como testes de contaminantes para hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, policlorados, biofunchos e metais, incluindo mercúrio em análise avançada de biochar e propriedades de aprimoramento do solo.

Os bio chars são testados quanto a nutrientes, incluindo amônia, nitrato, nitrito e fósforo, bem como sua capacidade de absorver ou imobilizar contaminantes por meio da avaliação de sua área de superfície específica e capacidade de troca catiônica. Os resultados desses métodos detalharam as características físicas, químicas e biológicas do biochar e determinaram sua elegibilidade para ser usado como corretivo do solo para a remediação de locais contaminados. A principal vantagem de usar esses métodos é que eles são os mesmos descritos pela International Biochar Initiative ou IBI e seu protocolo padronizado, e mostramos que eles são precisos e eficazes na análise de vários Biochars.

Muitos desses métodos serão familiares aos cientistas especializados em pesquisa de solos, desde que sejam seguidas as medidas corretas de garantia e controle de qualidade. Esses métodos são confiáveis e facilmente aplicados ao biochar e suas matérias-primas. Em nosso trabalho anterior, enfatizamos a importância da caracterização cuidadosa do biochar antes da implementação em escala de campo.

Quando soubemos que o IBI estava desenvolvendo um protocolo padronizado, já havíamos iniciado este projeto e, portanto, pudemos acomodar muitos aspectos dos protocolos do IBI em nosso trabalho. Minha aluna de doutorado, Mackenzie Deez, e minha aluna de mestrado Michelle Parisian, e um técnico de laboratório certificado demonstrarão esses procedimentos antes de iniciar este procedimento. Calibre a sonda de pH antes de usar com padrões de calibração.

Em seguida, adicione 25 gramas de biochar a 25 mililitros de água destilada deionizada em um tubo de centrífuga. Agitar a solução manualmente durante dois minutos e, em seguida, centrifugar uma solução durante 3000 Gs durante cinco minutos. Quando terminar, colete o supinato em um tubo de ensaio de vidro e meça o pH para distribuição do tamanho das partículas por meio de secagem progressiva.

Registre o peso de sete peneiras padrão dos EUA seguindo este local, 60 gramas de biochar na peneira de 4,7 milímetros. Em seguida, coloque a tampa na parte superior e prenda a pilha de peneiras na coqueteleira. Depois de agitar a amostra por 10 minutos, registre o peso de cada peneira.

Relate os dados em um arquivo Excel como porcentagem restante em cada peneira. Para testes de germinação, certifique-se de que as respectivas quantidades de cada tratamento sejam três gramas de biochar, 10 gramas de terra para vasos e um pedaço de papel de filtro. Em seguida, coloque os tratamentos nas respectivas placas de Petri.

Em seguida, coloque cinco sementes de abóbora e 50 sementes de alfafa nas placas de Petri. Para cada tratamento com cilindro graduado, adicione 15 mililitros de água a todas as placas de Petri e cubra-as com as respectivas tampas. Coloque as placas de Petri para germinação sob um período de foto fluorescente de 14, 10 horas.

Manter a temperatura em 27 graus Celsius para mais ou menos para simular um ciclo de dia e noite no verão. Após sete dias, registre o número de sementes germinadas e relate os resultados como porcentagem germinada por placa de Petri. Meça o comprimento da raiz das sementes germinadas usando uma régua.

Em seguida, relate os comprimentos das raízes como uma soma de cada placa de Petri. Misture bio chars usando uma pá e um balde com terra para vasos a uma taxa de 2,8% em peso. Em seguida, preencha cada um dos compartimentos.

Tenha uma roda de prevenção de minhocas com 120 gramas de solo para vasos como controle ou mistura de biochar para vasos com todos os outros compartimentos servindo como um controle inalterado. Neste ponto, remova o isea petito de uma mistura de solo saudável de turfa mantida a 30% de umidade, escolhendo minhocas que variam de 0,3 a 0,6 gramas de tamanho. Adicione 10 minhocas ao compartimento redondo do meio e cubra a roda de prevenção com papel alumínio.

Após 48 horas, remover os vermes e registar a sua localização na roda de prevenção para determinar a concentração de biofuncho policlorado ou PCB. Seque amostras de solo de 10 gramas durante a noite a 25 graus Celsius por 18 a 24 horas. Quando terminar, triture as amostras até obter um pó fino com 10 gramas de sulfato de sódio e 10 gramas de areia de ottawa.

Em seguida, coloque dois gramas de amostra em um dedal soli e adicione 100 microlitros de deco cloro bienal como padrão substituto interno. Extrair as amostras num aparelho oxit durante quatro horas, quatro a seis ciclos por hora, em 250 mililitros de diclorometano, após extracção. Transfira cada extrato de amostra para um tubo e concentre em um mililitro usando vácuo, usando um cromatógrafo gasoso equipado com um detector de captura de elétrons, uma coluna capilar de sílica fundida e extratos de biochar analisados por software apropriado para valores totais de relatório de cláusula A como micrograma por grama de peso seco.

Os resultados desta tabela descrevem as propriedades físicas, químicas e biológicas necessárias para caracterizar completamente o biochar e seus estoques de ração. Os protocolos descritos neste manuscrito e necessários para obter esses resultados são consistentes com os descritos no protocolo padronizado do IBI. O teste biológico do biochar é importante para avaliar sua toxicidade.

A exposição a contaminantes pode inibir a capacidade das minhocas de desempenhar funções essenciais do solo, como decomposição, mineralização de nutrientes e melhorias na estrutura do solo. O teste produziu diferenças significativas entre os bio chars. O novo biochar não mostrou efeitos prejudiciais sobre a minhoca isia feta, conforme avaliado pela prevenção de minhocas.

No entanto, os vermes evitaram significativamente o biochar velho, as sementes de abóbora e alfafa germinaram bem com 67% e 81% de germinação, respectivamente. As raízes também proliferaram bem, com comprimentos médios após sete dias sendo de 14 centímetros e 55 centímetros para sementes de abóbora e alfafa, respectivamente. O biochar antigo mostrou toxicidade para as plantas e todos os outros biochars avaliados não mostraram efeitos prejudiciais à germinação das sementes, medidos por porcentagem, germinação e comprimento da raiz após sete dias.

Todos os métodos são necessários para caracterizar efetivamente o biochar antes da aplicação em escala de campo. No entanto, muitos desses métodos podem ser realizados ao mesmo tempo, e isso minimiza a quantidade de tempo necessária para a caracterização do biochar. Ao realizar qualquer um desses métodos, é essencial garantir que o biochar seja devidamente homogeneizado e que uma amostra representativa seja coletada.

Existem muitos aspectos de garantia e controle de qualidade que são parte integrante de cada método e críticos para a produção de dados confiáveis. Após a caracterização completa do biochar, a aplicação em escala de campo do biochar pode começar. O objetivo desses estudos pode ser minimizar a biodisponibilidade do contaminante por absorção, melhorar o rendimento das culturas por meio do aumento da capacidade de troca de gatos em adições de nutrientes ou avaliar o potencial de sequestro de carbono do biochar, determinando sua estabilidade e solos ao longo do tempo.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão dos métodos químicos, físicos e biológicos necessários para caracterizar completamente o biochar. O biochar pode então ser usado como um corretivo do solo para a remediação inicial de locais contaminados.