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भौतिक, रासायनिक और के लिए उत्पादित छह Biochars के जैविक विशेषता दूषित साइटों के remediation

Published: November 28, 2014 doi: 10.3791/52183
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Chemistry and Chemical Engineering, Royal Military College of Canada, 2Analytical Services Unit, School of Environmental Studies, Queen's University

Summary

Biochar स्थायी सब्सट्रेट गुणवत्ता और एश संदूषकों, पृथक कार्बन सुधार करने की क्षमता के साथ एक मिट्टी संशोधन के रूप में इस्तेमाल एक कार्बन युक्त सामग्री है। इस प्रोटोकॉल के माहौल में इन संशोधनों के बड़े पैमाने पर लागू करने से पहले आवश्यक है जो बायोचार के लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल किया 17 विश्लेषणात्मक तरीकों का वर्णन है।

Abstract

बायोचार की भौतिक और रासायनिक गुणों यह संभव विशिष्ट कार्यों (जैसे कार्बन ज़ब्ती, मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार, या दूषित sorption) के साथ biochars करने के लिए इंजीनियर, जिससे फीडस्टॉक स्रोतों और उत्पादन की स्थिति के आधार पर बदलती हैं। 2013 में, अंतरराष्ट्रीय Biochar पहल (IBI) उनके मानकीकृत उत्पाद परिभाषा और बायोचार के लिए भौतिक और रासायनिक विशेषताओं के लिए मानकों का सेट जो उत्पाद परीक्षण दिशानिर्देश (संस्करण 1.1) सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराया। तीन अलग अलग feedstocks से और दो तापमान पर किए गए छह biochars एक मिट्टी संशोधन के रूप में उनके उपयोग से संबंधित विशेषताओं के लिए विश्लेषण किया गया। प्रोटोकॉल feedstocks और biochars के विश्लेषण का वर्णन करता है और शामिल हैं: कटियन विनिमय क्षमता (सीईसी), विशिष्ट सतह क्षेत्र (एसएसए), जैविक कार्बन (ओसी) और नमी का प्रतिशत, पीएच, कण आकार के वितरण, और आसन्न और अंतिम विश्लेषण। इसके अलावा feedstocks और बायोचार का विश्लेषण प्रोटोकॉल में हैं वर्णितPOLYCYCLIC सुरभित हाइड्रोकार्बन (PAHs), पॉलीक्लोरीनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी), धातु और पारा के रूप में भी पोषक तत्वों (नाइट्रोजन के रूप में फॉस्फोरस, नाइट्राइट और नाइट्रेट और अमोनियम) सहित contaminants के लिए एस। प्रोटोकॉल भी जैविक परीक्षण प्रक्रियाओं, केंचुआ परिहार और अंकुरण assays के भी शामिल है। गुणवत्ता आश्वासन / गुणवत्ता नियंत्रण (क्यूए / क्यूसी) कारतूस, डुप्लिकेट, मानक और संदर्भ सामग्री के परिणामों के आधार पर, सभी तरीकों बायोचार और फीडस्टॉक सामग्री के साथ उपयोग के लिए पर्याप्त निर्धारित किया गया है। सभी biochars और feedstocks के IBI द्वारा निर्धारित मानदंड के भीतर अच्छी तरह से कर रहे थे और निर्माण अपशिष्ट पदार्थों से उत्पादित बायोचार के मामले में छोड़कर biochars के बीच में थोड़ा मतभेद थे। (ओल्ड बायोचार के रूप में करने के लिए कहा गया है) इस बायोचार आर्सेनिक, क्रोमियम, तांबा, और नेतृत्व का ऊंचा स्तर है निर्धारित किया गया था, और केंचुआ परिहार और अंकुरण assays के विफल रहा है। इन परिणामों के आधार पर, ओल्ड बायोचार कार्बन एस के लिए एक मिट्टी संशोधन के रूप में उपयोग के लिए उचित नहीं होगाequestration, सब्सट्रेट गुणवत्ता में सुधार या remediation।

Introduction

Biochar कार्बनिक पदार्थ एक की pyrolysis के दौरान उत्पादन एक कार्बन युक्त द्वारा उत्पाद है। ब्याज, दोनों सार्वजनिक रूप से और अकादमिक, मिट्टी को बायोचार जोड़ने में, मिट्टी की गुणवत्ता और पौधों की वृद्धि 2, 3 में सुधार करने के लिए अपनी क्षमता की वजह से उपजी, स्थायी बर्बादी के लिए एक साथ की पेशकश विकल्प है whilst कार्बन 4, और एश हानिकारक contaminants 2, 3, 5-7 एकांत में रहना pyrolysis द्वारा प्रबंधन और ऊर्जा उत्पादन।

Biochars अलग पायरोलिसिस सिस्टम के माध्यम से दुनिया भर में कई कंपनियों और संगठनों द्वारा उत्पादित किया जा रहा है। बायोचार उत्पादन के लिए इस्तेमाल सामग्री woodchips, पशु खाद और निर्माण कचरे एक में शामिल हैं (लेकिन सीमित नहीं हैं)। इन मतभेदों को इस प्रकार, substrates के सुधार लाने के दीर्घकालिक स्थिरता को बढ़ावा देने और sorption क्षमताओं को बढ़ाने के लिए अपनी क्षमता biochars 'भौतिक और रासायनिक गुणों में परिवर्तन और उम्मीद कर रहे हैं। साथ ही, प्रक्रिया के दौरान pyrolysis बायोचार माY अनजाने दूषित feedstocks या अनुचित पायरोलिसिस स्थितियों की एक परिणाम के रूप में धातु, PAHs और PCB से दूषित हो जाते हैं। इसलिए, बायोचार एक मिट्टी संशोधन के रूप में पर्यावरण के लिए एक बड़े पैमाने पर लागू किया जा सकता है, इससे पहले कि अंतर्राष्ट्रीय Biochar पहल ने सुझाव दिया है contaminants, विशिष्ट सतह क्षेत्र, कटियन विनिमय क्षमता, केंचुआ परिहार और अंकुरण और दूसरों के लिए बायोचार से सावधान लक्षण वर्णन (IBI) आयोजित किया जाना चाहिए। 2013 में, पहली मानकीकृत उत्पाद परिभाषा और बायोचार भौतिक और रासायनिक विशेषताओं के लिए मानकों का सेट जो Biochar, के लिए उत्पाद परीक्षण दिशानिर्देश, प्रकाशित और सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराया गया था।

रिसर्च ओडेसा में एक वाणिज्यिक ग्रीन हाउस में उत्पादित कि बायोचार दिखाया गया है, पर, कनाडा काफी तीव्रता से अपमानित मिट्टी और एश लगातार कार्बनिक प्रदूषक ऐसे PCBs के 2, 3 के रूप में (पीओपी) में पौधों की वृद्धि में सुधार करने की क्षमता है। इस बायोचार तीन से निर्मित किया गया हैउत्पन्न गर्मी सर्दियों के महीनों के दौरान अपने ग्रीनहाउस आपरेशन गर्म करने के लिए प्रयोग किया जाता है, जहां एक बॉयलर प्रणाली के माध्यम से विभिन्न feedstocks (यानी कार्बनिक पदार्थ स्रोतों)।

इस अध्ययन के लक्षण वर्णन एक बायोमास बॉयलर में बायोचार के उत्पादन के लिए प्रासंगिक डेटा, और एक मिट्टी संशोधन के रूप में बायोचार का उपयोग प्रदान करता है। इस अध्ययन का उद्देश्य अच्छी तरह से भौतिक, रासायनिक और उनके मानकीकृत उत्पाद परिभाषा और उत्पाद परीक्षण दिशानिर्देश (संस्करण 1.1) (2013) में IBI द्वारा निर्धारित मानकों के अनुसार छह biochars की जैविक विशेषताओं को चिह्नित करने के लिए है। इन विशेषताओं कृषि संशोधनों के रूप में प्रत्येक बायोचार के प्रदर्शन और contaminants एश करने की क्षमता के लिए, जहां संभव हो, जोड़ा जाएगा।

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Protocol

नोट: रासायनिक रानी के विश्वविद्यालय (किंग्स्टन, पर) पर पर्यावरण अध्ययन के स्कूल में विश्लेषणात्मक सेवाओं यूनिट (ASU) में आयोजित किया गया विश्लेषण करती है। ASU के मान्यता के दायरे में सूचीबद्ध विशिष्ट परीक्षण के लिए प्रयोगशाला प्रत्यायन के लिए कनाडा के एसोसिएशन (CALA) द्वारा मान्यता प्राप्त है। ग्रीनहाउस परीक्षणों सहित अन्य विश्लेषण, रसायन विज्ञान और केमिकल इंजीनियरिंग विभाग में कनाडा की रॉयल मिलिट्री कॉलेज (किंग्स्टन, पर) पर आयोजित की गई।

1. सामान्य विचार

  1. गुणवत्ता आश्वासन और गुणवत्ता नियंत्रण सुनिश्चित करने के लिए, एक विश्लेषणात्मक खाली और एक विश्लेषणात्मक डुप्लिकेट, एक नमूना डुप्लिकेट और प्रोटोकॉल में तरीकों के लिए नमूने के प्रत्येक बैच (अधिकतम बैच आकार 10) के साथ एक मानक संदर्भ सामग्री का विश्लेषण।
  2. मूल नमूना से उप नमूने जब नकली नमूने की स्थापना और अज्ञात के नमूने के रूप में ही तैयारी के माध्यम से जाना। डुप्लिकेट मानों प्रत्येक के 20% के भीतर कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करेंअन्य या विश्लेषण दोहराएँ। कारतूस के विश्लेषण के परिणामों इसी विधि के लिए पहचान की सीमा से नीचे हैं कि सुनिश्चित करें। मानक संदर्भ सामग्री सीमा व्यक्तिगत विधि पर निर्भर करता था, लेकिन वे उम्मीद मूल्य के 15-30% के भीतर आम तौर पर कर रहे हैं कि सुनिश्चित करते हैं।
    नोट: प्रोटोकॉल में वर्णित विधियों में से कई में, विवरण calibrants, कारतूस, उच्च और निम्न स्तर है, और अज्ञात के नमूने सहित नमूना विश्लेषण के सुझाव आदेश पर शामिल किए गए हैं। इस नमूने के बीच कोई पार संदूषण सुनिश्चित करने और क्यूए / क्यूसी करने के लिए एक उच्च मानक सुनिश्चित करने के लिए है।
    नोट: छह biochars एक वाणिज्यिक ग्रीन हाउस में उत्पादन और रासायनिक, भौतिक और जैविक मापदंडों के लिए विश्लेषण किया गया। प्रत्येक बायोचार का नाम उनके उत्पादन पैरामीटर या फीडस्टॉक स्रोत (तालिका 1) को दर्शाते हैं।

2. टेस्ट श्रेणी: बेसिक Biochar उपयोगिता गुण

  1. नमी और कार्बनिक पदार्थ सामग्री
    1. प्रज्वलन प्रक्रिया पर नुकसान का उपयोगनेल्सन और Sommers (1996) से खड़े हैं।
      1. हर 10 अज्ञात के नमूने के लिए एक नमूना डुप्लिकेट और मानक संदर्भ सामग्री (ओटावा रेत) शामिल हैं।
      2. ओवन में 105 पर उन्हें सूखी, गर्मी प्रतिरोधी मार्कर के साथ 50 मिलीलीटर बीकर लेबल , सी ° उन्हें फिर शांत वजन रिकॉर्ड करने के लिए अनुमति देते हैं।
      3. ओवन में सुखा बीकर में हवा सूखे नमूना के 2 जी वजन। 24 घंटे के लिए 105 डिग्री सेल्सियस पर सूखी नमूना, तो ओवन से निकालें और शांत करने के लिए अनुमति देते हैं।
      4. एक बार शांत, बीकर और नमूना (- बीकर का वजन सूखे नमूने की एक्स = वजन) वजन।
      5. 420 डिग्री सेल्सियस पर कवर करने के 16 घंटे के लिए ओढ़ना भट्ठी और गर्मी में नमूना रखें। भट्ठी से नमूना निकालें और शांत करने के लिए अनुमति देते हैं। फिर से नमूने के साथ बीकर वजन और वजन (ashed नमूने के वाई = वजन - बीकर का वजन) रिकॉर्ड है।
      6. निम्नलिखित गणना प्रदर्शन:
        इग्निशन = XY पर मैं) में कमी
        द्वितीय)% नमी = ((नमूना वजन - एक्स) / नमूना वजन) 100% x
        III)% कार्बनिक मैटएर = (इग्निशन / एक्स पर नुकसान) 100% x
  2. आसन्न और अंतिम विश्लेषण
    नोट: आसन्न / अंतिम विश्लेषण के लिए, चार नमूनों का विश्लेषण किया गया: कम, उच्च, मानक ईंधन और उच्च 2. पीएएच विश्लेषण कम, उच्च, और मानक ईंधन पर बाहर किया गया था। ये 2012 के बाद से उत्पादन biochars के प्रतिनिधि के रूप में चुने गए हैं।
    1. आचार आसन्न और अंतिम तरीकों के आधार पर एक वाणिज्यिक सुविधा पर विश्लेषण करती है: एएसटीएम D3172-13 8 और D3176-09, आसन्न और क्रमश: कोयला और कोक, की अंतिम 9 विश्लेषण के लिए मानक अभ्यास।
  3. पीएच
    1. अंशांकन मानकों के साथ उपयोग करने से पहले दैनिक पीएच जांच जांचना।
    2. आसुत 25 एमएल, विआयनीकृत पानी के लिए 0.25 जी बायोचार जोड़ें।
    3. फिर 5 मिनट के लिए 3000 XG के लिए अपकेंद्रित्र, 2 मिनट के लिए मैन्युअल रूप से हिलाएँ।
    4. कांच टेस्ट ट्यूब और उपाय पीएच में सतह पर तैरनेवाला लीजिए।
  4. कण आकार के वितरण
    1. Triplicat में सभी नमूनों का विश्लेषणसात अमेरिका स्टैंडर्ड sieves और पैन (4.7, 2.0, 1.0, 0.50, 0.25, 0.15, और 0.0075 मिमी) का उपयोग एएसटीएम D5158-98 10 से अनुकूलित प्रगतिशील सूखा sieving के माध्यम से ई
      1. प्रत्येक खाली चलनी के वजन रिकॉर्ड और 4.7 मिमी चलनी शीर्ष पर होने के साथ 4.7 मिमी करने के लिए पैन से क्रम में चलनी हो चुकी है।
      2. , 4.7 मिमी चलनी में बायोचार की 60 ग्राम प्लेस शीर्ष पर ढक्कन जगह और शेखर पर चलनी के ढेर सुरक्षित।
      3. 10 मिनट के लिए हिला और प्रत्येक चलनी के वजन रिकॉर्ड है। प्रत्येक चलनी में शेष प्रतिशत के रूप में एक एक्सेल फ़ाइल में डेटा की रिपोर्ट।

3. टेस्ट श्रेणी बी: ​​विषैला रिपोर्टिंग

  1. अंकुरण टेस्ट
    1. Solaiman एट अल द्वारा उल्लिखित बीज अंकुरण परीक्षण विधि का प्रयोग करें। (2012) 11।
      1. सकारात्मक नियंत्रण के रूप में फिल्टर पेपर और potting मिट्टी का प्रयोग करें।
      2. प्रत्येक उपचार के संबंधित वजन बायोचार के 3 जी, potting मिट्टी के 10 ग्राम, और filte का एक टुकड़ा है कि यह सुनिश्चित करेंआर कागज।
        नोट: प्रत्येक पकवान ~ इतना है कि इन मूल्यों को पेट्री डिश में मात्रा के आधार पर कर रहे हैं (मात्रा) के द्वारा पूरे 50%।
      3. पेट्री डिश (व्यास में 8.5 सेमी), पांच Cucurbita pepo एसपीपी जगह है। Pepo (कद्दू) बीज और 50 Medicago का पौधा (अल्फला) बीज प्रत्येक उपचार में।
      4. एक स्नातक की उपाधि प्राप्त सिलेंडर का प्रयोग तब उनके संबंधित lids के साथ उन्हें कवर, सभी पेट्री डिश के लिए पानी की 15 मिलीलीटर जोड़ें।
      5. एक 14:10 घंटा (दिन रात) के तहत अंकुरण के लिए पेट्री डिश प्लेस फ्लोरोसेंट photoperiod और 27 डिग्री सेल्सियस (± 6 डिग्री सेल्सियस) तापमान बनाए रखें।
      6. सात दिनों के बाद अंकुरित बीज की संख्या रिकॉर्ड है। % के रूप में रिपोर्ट परिणामों पेट्री डिश प्रति अंकुरित। एक शासक का उपयोग कर अंकुरित बीजों की जड़ लंबाई को मापने। प्रत्येक पेट्री डिश (सेमी / पेट्री डिश) के लिए एक राशि के रूप में रिपोर्ट जड़ लंबाई।
  2. केंचुआ बचाव
    1. पीट का काई और potting के शामिल एक स्वस्थ मिट्टी मैट्रिक्स में Eisenia fetida स्टोरमिट्टी और ~ 30% पर मिट्टी की नमी बनाए रखें।
    2. ली एट अल द्वारा वर्णित केंचुआ परिहार विधि का प्रयोग करें। (2011)। 0.3-0.6 जी से आकार में लेकर कीड़े चुनें।
      1. इस परख के लिए, पर्यावरण कनाडा की तीव्र परिहार टेस्ट (पर्यावरण कनाडा, 2004) में उल्लिखित उन लोगों के लिए छह परिहार पहियों (चित्रा 1) या इसी तरह की संरचना का उपयोग करें।
      2. मिक्स अलग से (वजन) के द्वारा 2.8% की दर से potting मिट्टी के साथ एक कुदाल और बाल्टी का उपयोग biochars।
      3. एक unamended नियंत्रण के रूप में सेवारत हर दूसरे डिब्बे (चित्रा 1) यानी बायोचार बिना मिट्टी के साथ, मिट्टी या मिट्टी / बायोचार मिश्रण के 120 ग्राम के साथ छह डिब्बों में से प्रत्येक भरें। दौर मध्य डिब्बे में 10 कीड़े जोड़ें।
      4. कृमि भागने से रोकने के लिए एल्यूमीनियम पन्नी के साथ कवर परिहार पहिया रखते हुए 48 घंटा के लिए कीड़े बेनकाब। 20-25 डिग्री सेल्सियस के बीच परिहार पहियों के लिए तापमान की स्थिति बनाए रखें। मिट्टी की नमी की निगरानी और ~ 30% पर बनाए रखें। 48 घंटे के बाद कीड़े को हटाने और परिहार पहिया में उनके स्थान को रिकॉर्ड, वे मैं में हैं यानी अगर) में संशोधन या द्वितीय) unamended डिब्बों। भविष्य के परीक्षण के लिए कीड़े का पुन: उपयोग न करें।
  3. Polycyclic सुरभित हाइड्रोकार्बन (PAHs)
    1. EPA के 8270 से 12 के आधार पर सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन और जीसी एमएस द्वारा PAHs का विश्लेषण करें।
  4. पॉलीक्लोरीनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) एकाग्रता
    1. रातोंरात 18-24 घंटे के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर सूखी नमूने (10 ग्राम) है तो 10 ग्राम सोडियम सल्फेट और 10 ग्राम ओटावा रेत के साथ एक ठीक पाउडर (कण आकार <0.15 मिमी) के लिए उन्हें पीस।
    2. एक विश्लेषणात्मक रिक्त (ओटावा रेत), एक नियंत्रण (पीसीबी मानक का एक ज्ञात राशि) और हर 10 अज्ञात के नमूने के लिए एक विश्लेषणात्मक डुप्लिकेट नमूना शामिल करें।
    3. Soxhlet नोक में 2 जी नमूना प्लेस और एक आंतरिक किराए की मानक के रूप में 100 μl decachlorobiphenyl (DCBP) जोड़ें।
    4. 4- में 4 घंटे के लिए एक Soxhlet तंत्र में नमूने निकालेंDichloromethane के 250 मिलीलीटर में प्रति घंटे 6 चक्र।
    5. एक सूक्ष्म 63 नी इलेक्ट्रॉन कब्जा डिटेक्टर (जीसी / μECD) के साथ सुसज्जित एक गैस chromatograph, एक जुड़े सिलिका केशिका स्तंभ (30 मीटर, 0.25 मिमी आईडी 0.25 माइक्रोन मोटाई फिल्म ×) और उपयुक्त सॉफ्टवेयर कुल Aroclors के लिए बायोचार निष्कर्षों का विश्लेषण का उपयोग करना। / मिनट 1.6 मिलीलीटर की एक प्रवाह दर पर वाहक गैस के रूप में हीलियम का प्रयोग करें। इलेक्ट्रॉन कब्जा डिटेक्टर (ईसीडी) के लिए मेकअप गैस के रूप में नाइट्रोजन का प्रयोग करें। माइक्रोग्राम प्रति / जी सूखी वजन के रूप में रिपोर्ट मूल्यों।
  5. धातु विश्लेषण
    1. हवा शुष्क नमूने 18-24 घंटे के लिए और एक मोर्टार और मूसल के साथ एक ठीक पाउडर (कण आकार <0.15 मिमी) में पीस।
    2. अभिकर्मक ग्रेड केंद्रित एसिड होता है, गर्मी की मात्रा 1-2 मिलीलीटर के लिए कम है नाइट्रिक एसिड और 6 मिलीग्राम 38% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) हाइड्रोक्लोरिक एसिड (/ डब्ल्यू डब्ल्यू), जब तक 2 मिलीलीटर 70% में नमूने के 0.5 ग्राम का उपयोग करना। फिर मेकअप समाधान के लिए एक वाटमान नं 40 फिल्टर पी के माध्यम से फ़िल्टर्ड आसुत का उपयोग कर एक बड़ा फ्लास्क में 25 एमएल, विआयनीकृत पानी, करने के लिएकोल।
    3. निम्नलिखित मानकों / नियंत्रण के साथ एक साथ उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर (आईसीपी-एईएस) का उपयोग नमूनों का विश्लेषण (कदम 3.5.3.1 देखें)। बहु-तत्व आईसीपी मानकों का विश्लेषण करें और अंशांकन घटता की% त्रुटि और सहसंबंध गुणांक की जाँच करें। स्टैंडर्ड प्रत्येक मानक में कई तत्वों के साथ कस्टम मिश्रणों में खरीदी कर रहे हैं। प्रत्येक तत्व (कैडमियम 0, 0.1, 1.0 और 5 पीपीएम पर चलाया जाता है, उदाहरण के लिए) एक 3 बिंदु अंशांकन की अवस्था है। अंशांकन चेक मानकों के साथ घटता सत्यापित करें। लगभग हर 18 नमूने recalibrate।
      1. साधन स्थिरता को सत्यापित करने के नमूनों के साथ आंतरिक मानकों 'लाइन पर' (ईण्डीयुम और स्कैंडियम) जोड़ें। प्रमाणित संदर्भ सामग्री (बुश, शाखाओं और पत्तियों, सफेद गोभी और पालक) सहित अतिरिक्त गुणवत्ता नियंत्रण के मानकों के साथ नमूनों का विश्लेषण, विधि कारतूस (एक खाली पाचन ट्यूब एसिड जोड़ सकते हैं और इसके बाद के संस्करण 3.5.2 में वर्णित के रूप में उन्हें इलाज), विश्लेषणात्मक डुप्लिकेट, और क्षेत्र डुप्लिकेट।
  6. पारा
    1. इंस्ट्रूमेंटेशन अमेरिका EPA विधि 7473 में उल्लिखित मानदंडों को पूरा करती है और प्रत्यक्ष पारा माप के लिए अनुमति देता है सुनिश्चित करें
    2. क्वार्ट्ज या निकल में जमीन हवा सूखे बायोचार (कण आकार <0.15 मिमी) की 100 मिलीग्राम वजन नावों तौलना।
    3. काम कर रहे शेयरों बनाने के लिए डबल विआयनीकृत पानी (DDI) में 1000 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / पारा और 5% हाइड्रोक्लोरिक एसिड की एक आईसीपी-एईएस शेयर समाधान का उपयोग करें (5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, एक माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.1 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.01 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल) और अंशांकन मानकों।
    4. एक विधि को खाली के रूप में एक साफ खाली नाव का प्रयोग करें। खाली, उच्च क्यूसी (200 एनजी पारा - एक माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / पारा के 40 μl), रिक्त, रिक्त, मानक संदर्भ - खाली एक विधि, कम क्यूसी (1 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / पारा के 20 μl 20 एनजी पारा) की शुरुआत के साथ नमूनों का विश्लेषण सामग्री (गड़बड़ 3), खाली, मेस-3, खाली खाली, नमूना 1, नमूना 2, रिक्त, नमूना 2 dup, रिक्त, नमूना 3, रिक्त, आदि
    5. नमूना thermally के एक continu में सड़ जाएगा, जहां साधन कक्ष में नावों रखेंऑक्सीजन के ous प्रवाह।
      नोट: दहन उत्पादों फिर ऑक्सीजन का प्रवाह में बंद किया जा सकता है और फिर आगे एक गर्म उत्प्रेरक बिस्तर में विघटित जाएगा। पारा वाष्प एक सोने amalgamator ट्यूब पर फंस गया और बाद में 254 एनएम पर spectrophotometric quantitation के लिए desorbed किया जाएगा।

4. टेस्ट श्रेणी सी: Biochar उन्नत विश्लेषण और मिट्टी संवर्धन गुण

  1. नाइट्रोजन के रूप में अमोनियम
    नोट: विधि समाधान में अमोनियम लवण phenoxide के साथ प्रतिक्रिया जिसमें Berthelot प्रतिक्रिया का उपयोग करता है। सोडियम हाइपोक्लोराइट के अलावा एक हरे रंग का यौगिक के गठन का कारण बनता है। सोडियम nitroprusside रंग तेज करने के लिए जोड़ा गया है।
    1. एक 125 मिलीलीटर Erlenmeyer फ्लास्क में जमीन हवा सूखे नमूना (कण आकार <0.15 मिमी) की 5 ग्राम वजन। 2 एम (0.01% का 50 मिलीलीटर जोड़ें (वी / वी) KCl। पूरा हो गया है मिलाने के बाद, 100 मिलीलीटर पी एल में वाटमान नं 42 फिल्टर पेपर के माध्यम से नमूने फिल्टर। 200 rpm पर 1 घंटे के लिए एक घूर्णन प्रकार के बरतन पर बोतल रखोastic शीशियों।
    2. अभिकर्मक समाधान तैयार:
      1. क्षारीय Phenol - उपाय 1-एल बड़ा में तरलीकृत फिनोल के 87 मिलीलीटर DDI पानी के साथ 03/02 भर दिया। 34 जी NaOH के जोड़ें DDI पानी के साथ मात्रा करने के लिए बनाते हैं।
      2. हाइपोक्लोराइट के घोल - 100 मिलीलीटर का उपयोग कर सिलेंडर उपाय वाणिज्यिक ब्लीच (5-10%) की 31.5 मिलीलीटर स्नातक और DDI पानी के साथ 100 मिलीलीटर को भरें। बोतल और NaOH के छर्रों का 1.0 जी जोड़ने और उन्हें भंग करने की अनुमति देने के लिए स्थानांतरण।
      3. EDTA समाधान - 1-एल बड़ा में डि-सोडियम EDTA और 0.4 जी NaOH के 32 ग्राम भंग DDI पानी के साथ 03/02 भर दिया। 0.18 छ nitroprusside जोड़ें और झटकों से भंग। DDI पानी के साथ मात्रा को अप करें और 3 मिलीग्राम ट्राइटन (10%) जोड़ें।
    3. अंशांकन मानकों बनाओ (0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, और 2.0 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / एन एकाग्रता) का उपयोग कर अभिकर्मक ग्रेड एनएच 4 सीएल और DDI पानी। मानकों को बनाने के लिए इस्तेमाल स्रोत से अलग अमोनियम क्लोराइड की एक अभिकर्मक ग्रेड स्रोत से क्यूसी संदर्भ मानक तैयार करें।कारतूस के रूप में डबल विआयनीकृत पानी का प्रयोग करें।
    4. Autoanalyzer चलाना शुरू। , अंशांकन मानकों (कम करने के लिए उच्च) 2 एक्स उच्च मानक (2.0 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / एन), विधि खाली, उच्च मानक, कम मानक (0.1 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / एन) x 2, साफ पानी, क्यूसी संदर्भ के साथ शुरू करने के लिए प्रत्येक चलाने के डिजाइन नमूना एक्स 2, नमूने, नमूना डुप्लिकेट, और उच्च मानक।, और धोने के पानी की।
      नोट: autoanalyzer सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से निकालने में सांद्रता की गणना करेगा।
    5. Biochar एकाग्रता = (उद्धरण एकाग्रता एक्स 50 मिलीलीटर (KCl)) / 5 ग्राम Biochar नमूना गणना।
  2. Autoanalyzer द्वारा KCl के निष्कर्षण नाइट्राइट और नाइट्रेट
    नोट: Griess Ilosvay वर्णमिति विधि एक Diazo यौगिक के लिए फार्म अम्लीय शर्तों के तहत sulfanilamide साथ नाइट्राइट आयनों की प्रतिक्रिया का इस्तेमाल करता। यौगिक आगे एक मैजंटा AZO डाई के लिए फार्म एन -1-naphthylethylenediamine dihydrochloride साथ प्रतिक्रिया करता है। नमूने में नाइट्रेट एक एजेंट को कम करने के लिए जोखिम के माध्यम से नाइट्राइट में बदल जाती है(इस मामले में एक तांबे कैडमियम स्तंभ को कम करने)। इस नमूने में नाइट्रेट + नाइट्राइट एकाग्रता का एक उपाय देता है।
    1. 125 मिलीलीटर Erlenmeyer फ्लास्क में जमीन हवा सूखे नमूना (कण आकार <0.15 मिमी) की 5 ग्राम वजन। 2 एम (0.01% (v / v)) KCl की 50 मिलीलीटर जोड़ें। 200 rpm पर 1 घंटे के लिए एक घूर्णन प्रकार के बरतन पर बोतल रखो। पूरा हो गया है मिलाने के बाद, 100 मिलीलीटर की प्लास्टिक शीशियों में वाटमान नं 42 फिल्टर पेपर के माध्यम से नमूने फिल्टर।
    2. अभिकर्मकों (अमोनियम क्लोराइड और रंग अभिकर्मक) कमरे के तापमान को गर्म करने के लिए अनुमति दें।
    3. दीपक को गर्म करने के लिए करते वर्णमापक चालू करें। अमोनियम क्लोराइड, रंग अभिकर्मक और जल में लेबल अभिकर्मक लाइनों ऑटो विश्लेषक के भीतर हैं संग्रहित; पंप शुरू करने और पानी, प्रणाली के माध्यम से चलाने के समुचित कार्य के लिए सभी पंप ट्यूबिंग लाइनों की जांच करने के लिए अनुमति देते हैं।
    4. प्रणाली equilibrated है, एक बार संबंधित अभिकर्मकों में जगह लाइनों और 5-10 मिनट के लिए चलाने के लिए अनुमति देते हैं। चार्ट रिकॉर्डर चालू करें। आधारभूत को स्थिर करने के लिए प्रतीक्षा करें, और 10 वें करने के लिए सेट
    5. क्रमशः, kno 3 और नैनो 2 और DDI पानी से 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / नाइट्रेट और नाइट्राइट क्यूसी स्टॉक मानक तैयार करें। 50 मिलीलीटर बड़ा फ्लास्क को 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / शेयर समाधान के 5 मिलीलीटर जोड़ने के लिए और 0.01% KCl के साथ मात्रा करने के लिए बना है, एक 10 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / इंटरमीडिएट मानक बनाने के लिए। अंशांकन मानकों 0.01% KCl और अंशांकन मानकों बनाने के लिए 25 मिलीलीटर बड़ा बोतल में तैयार 10 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / मध्यवर्ती मानक गठबंधन बनाने के लिए (0.05, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / नहीं 3 या सं 2)। विधि कारतूस के लिए KCl का प्रयोग करें।
    6. ओटावा रेत (निष्क्रिय सामग्री) की 5 ग्राम का उपयोग कर spikes से तैयार है और 10 मिलीग्राम एन / किलो नमूने की एक अंतिम परिणाम के लिए उपयुक्त 1000 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / क्यूसी मानक के 0.05 मिलीलीटर जोड़ने। प्रत्येक 1000 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / क्यूसी मानक शेयर की 0.025 मिलीग्राम के साथ एक एकल नमूना spiking द्वारा एक संयुक्त नहीं 3 + कोई दो कील बनाओ। एक उपयुक्त की 0.025 मिलीग्राम के साथ अज्ञात बायोचार नमूने का 5.0 जी spiking से रन प्रति एक नमूना कील तैयार करें,000 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / क्यूसी मानक शेयर।
    7. विश्लेषण चलाना शुरू। एक पूर्ण अंशांकन मानकों, दो क्यूसी संदर्भ के नमूने, कम से कम दो KCl कारतूस के सेट है, और कम से कम दो नाइट्राइट मानक, ओटावा रेत Spikes और कारतूस का एक सेट और प्रत्येक रन में एक नमूना स्पाइक शामिल करें।
      नोट: मानक हर 5 अज्ञात नमूनों के बीच मार्कर के रूप में फिर से दौड़ना किया जा सकता है और मानक वक्र की तैयारी के लिए मूल्यों को सत्यापित करने के लिए।
    8. प्रत्येक रन के अंत में 2.0 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / मानक दोहराएँ। 10% की एक न्यूनतम दर पर नकली नमूने चलाएँ। भागो नाइट्राइट + नाइट्रेट विश्लेषण पहला, नाइट्राइट विश्लेषण द्वारा पीछा किया।
    9. सभी मानकों, क्यूसी चेक और नमूनों की नाइट्राइट नाइट्रेट वर्कशीट शिखर ऊंचाइयों पर रिकॉर्ड। ऊंचाई की माप के रूप में चार्ट इकाइयों की संख्या का प्रयोग करें। इंस्ट्रूमेंटेशन जांच करने के लिए, मानकों के रिश्तेदार ऊंचाइयों का उपयोग करें। मानकों को फिर से चलाने यदि नहीं, तो आर 2 मूल्य, 0.99 ऊपर है कि सुनिश्चित करें।
    10. बनाई का उपयोग कर नमूने की एकाग्रता की गणनाएक:
      निकालें एकाग्रता = (पीक ऊँचाई - अंशांकन वक्र के अवरोधन / अंशांकन वक्र ढलान) एक्स कमजोर पड़ने
      Biochar एकाग्रता = (उद्धरण एकाग्रता एक्स 50 मिलीलीटर (KCl)) / 5 ग्राम Biochar नमूना
    11. नाइट्रेट की गणना करने नाइट्रेट प्लस नाइट्राइट एकाग्रता से अनुमान लगाया नाइट्राइट एकाग्रता घटाना।
  3. निष्कर्षण फॉस्फोरस (2% चींटी एसिड निकालना)
    नोट: ऑटो विश्लेषक सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से सांद्रता खरीदते हैं। सॉफ्टवेयर रिपोर्टों अंशांकन जानकारी, अंशांकन वक्र के फिट की भलाई, रन कर दिया गया है कि सभी नमूनों, calibrants, कारतूस और QC नमूने के लिए सांद्रता।
    1. एक साफ ग्लास कंटेनर या बाँझ प्लास्टिक की थैली में विश्लेषण दुकान नमूने करने से पहले। प्रशीतित नमूने रखें और दो सप्ताह के भीतर का विश्लेषण या अप करने के लिए एक वर्ष के लिए जमे हुए रहते हैं।
    2. नमूने के लिए प्रयोग किया जाता है कि एक ही निकासी तरल पदार्थ के साथ सभी मानकों और QC मानक बनाओ। एक मानक refere के रूप में मुहानों तलछट का प्रयोग करेंnce सामग्री और नमूने के हर स्नान में दो कारतूस निकाला जाना शामिल है।
    3. 20 मिलीलीटर (98-99%) फार्मिक एसिड जोड़ने और DDI पानी के साथ मात्रा को भरने, DDI पानी के साथ 750 मिलीलीटर से भरा एक एक-एल बड़ा का उपयोग करना।
    4. एक 125 मिलीलीटर Erlenmeyer फ्लास्क में जमीन हवा सूखे नमूना (कण आकार <0.15 मिमी) का 1.0 जी जोड़ें। 2% फार्मिक एसिड समाधान के 50 मिलीलीटर जोड़ें। तो 200 rpm पर 1 घंटे के लिए घूर्णन प्रकार के बरतन पर स्थानांतरण, 10 मिनट के लिए sonicator पर बोतल रखो। 125 मिलीलीटर Erlenmeyer बोतल का एक और सेट में वाटमान नं 42 फिल्टर पेपर का उपयोग कर, फिल्टर के नमूने मिलाने के बाद।
    5. मानक और spikes तैयार:
      1. पोटेशियम dihydrogen orthophosphate और DDI पानी से एक 1000 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / क्यूसी स्टॉक मानक तैयार करें। अंशांकन मानकों (5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, एक माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.2 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.1 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल) बनाने के लिए क्यूसी स्टॉक मानक का प्रयोग करें। क्यूसी स्पाइक बनाने के लिए क्यूसी मानक 0.100 मिलीग्राम का उपयोग करें। एक 50 मिलीलीटर वॉल्यूम को क्यूसी स्टॉक मानक के 0.100 मिलीग्राम जोड़ने के लिए, एक QC मानक चेक बनाने के लिएumetric कुप्पी और KCl के साथ मात्रा करने के लिए इसे बनाते हैं।
        नोट: यह एक 0.2 माइक्रोग्राम प्रति मिलीग्राम / कमजोर पड़ने एकाग्रता है।
      2. एक QC संदर्भ नमूना के रूप में मुहानों तलछट का प्रयोग करें। विधि खाली के रूप में 0.01% KCl का प्रयोग करें।
    6. Autoanalyzer प्रणाली पर विश्लेषण। प्राइमर (उच्च मानक (0.5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल), Calibrants (5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, एक माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.2 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल, 0.1 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल), रिक्त, अशक्त, उच्च मानक (के रूप में सेट नमूने 0.5 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल), कम मानक (0.1 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल), कम मानक (0.1 माइक्रोग्राम प्रति / एमएल), अशक्त, क्यूसी (संदर्भ नमूना / मुहानों तलछट), क्यूसी (संदर्भ नमूना / मुहानों तलछट), खाली विधि, नमूना 1, आदि नमूना 2, नमूना 2 Dup, नमूना 3, उच्च मानक, अशक्त।
    7. नमूने के हर बैच में भी दो कारतूस निकालने: अन्य रिक्त एक तरीका है और यह नमूना ट्रे में रखा जा रहा है, एक खाली एक अंशांकन है और यह autosampler के मानक रैक में रखा जा रहा है।
  4. विशिष्ट सतह क्षेत्र
    नोट: विश्लेषणBrunauer-एम्मेट-टेलर (शर्त) सतह क्षेत्र के लिए आरएमसी में रासायनिक जैविक रेडियो परमाणु (CBRN) संरक्षण लैब में आयोजित किया गया। विधि 2 घंटे की एक न्यूनतम के लिए 120 डिग्री सेल्सियस पर degassing के बाद 0.01-0.10 एक रिश्तेदार दबाव रेंज में 77 कश्मीर में एन 2 गैस sorption विश्लेषण का इस्तेमाल करता। कोई डुप्लिकेट नमूना हर 6 अज्ञात के नमूने के लिए विश्लेषण किया गया था। नमूने विश्लेषण करने से पहले पाउडर के रूप में जमीन नहीं कर रहे हैं।
    नोट: Degassing टाइम्स और दबाव उपकरण निर्माता के लिए विशिष्ट हैं और प्रदान की विधि उच्च तापमान सक्रिय कार्बन के साथ पहले से मान्य किया गया है।
  5. कटियन एक्सचेंज क्षमता (सीईसी)
    1. सीईसी की गणना करने के ठाकुर और फ्लेमिंग (2008) द्वारा वर्णित सीईसी के लिए सोडियम एसीटेट विधि का पालन करें।
      1. एक विश्लेषणात्मक रिक्त (DDI पानी), मानक संदर्भ सामग्री (ओटावा रेत) शामिल हैं और हर 10 नमूनों के लिए नकली।
      2. NaOAc के 136.08 छ भंग करके saturating समाधान (1 एम NaOAc पीएच 8.2) तैयार करें। 3H 2 हे750 मिलीलीटर में, विआयनीकृत पानी आसुत। एसिटिक एसिड या सोडियम हाइड्रोक्साइड जोड़कर 8.2 पीएच को समायोजित करें। DDI पानी के साथ एक एल को पतला।
      3. आसुत 200 मिलीलीटर, विआयनीकृत पानी के साथ 800 मिलीलीटर आईपीए के संयोजन से पहले से rinsing समाधान (80% isopropanol (आईपीए)) तैयार करें। फिर दूसरे से rinsing समाधान (100% आईपीए) तैयार करते हैं।
      4. आसुत 1 एल, विआयनीकृत पानी में 5.35 छ एनएच 4 सीएल भंग करके जगह समाधान (0.1 एम एनएच 4 सीएल) तैयार करें।
      5. एक 30 मिलीलीटर अपकेंद्रित्र ट्यूब में नमूना की 0.2 ग्राम (सूखे हवा, जमीन नहीं) वजन। इसी समय, एक पूर्व तौला एल्यूमीनियम सुखाने की कड़ाही में एक ही हवा सूखे नमूने की 0.5 ग्राम वजन। एक desiccator में यह और फिर शांत हवा सूखे नमूना के पानी की सामग्री का निर्धारण करने के लिए फिर से तौलना, 2 घंटे के लिए 200 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में एल्यूमीनियम सुखाने पैन में नमूना रखें। पानी की मात्रा सुधार कारक, एफ (कदम 4.4.1.10) की गणना करने के लिए इस नमूने का प्रयोग करें।
      6. Saturating समाधान के 15 मिलीलीटर जोड़ें, भंवर, तो 3000 पर अपकेंद्रित्र5 मिनट के लिए XG। कोई नमूना खो दिया है सुनिश्चित करने के लिए सतह पर तैरनेवाला त्यागें ध्यान से छानना और। इस कदम दो बार दोहराएँ।
      7. पहले से rinsing समाधान के 15 मिलीलीटर जोड़ें। 5 मिनट के लिए 3000 XG पर भंवर और अपकेंद्रित्र। छानना और ध्यान से सतह पर तैरनेवाला त्यागें। इस चरण में कई बार, सतह पर तैरनेवाला समाधान की विद्युत चालकता को मापने के लिए हर बार दोहराएँ। सतह पर तैरनेवाला की चालकता आईपीए (~ 6 μS / सेमी) के साथ संतृप्त NaOAc की चालकता से नीचे चला जाता है, तो दूसरा rinsing के समाधान के लिए स्विच। सतह पर तैरनेवाला की चालकता / सेमी एक μS नीचे चला जाता है जब तक नमूना कुल्ला करने के लिए आगे बढ़ें।
      8. तब की जगह समाधान के 15 मिलीलीटर जोड़ने के लिए, एक धूआं हुड में शुष्क हवा नमूना दें। 5 मिनट के लिए 3000 XG पर भंवर और अपकेंद्रित्र। छानना और एक 100 मिलीलीटर बड़ा फ्लास्क में सतह पर तैरनेवाला बचाने के लिए। इस चरण में तीन गुना अधिक है, वही बड़ा फ्लास्क में सतह पर तैरनेवाला बचत हर बार दोहराएँ। फिर आसुत, विआयनीकृत वा के साथ 100 मिलीलीटर के लिए बड़ा लानाआतंकवाद।
      9. पहले से वर्णित के रूप में उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री (आईसीपी-एईएस) के माध्यम से सोडियम सामग्री का विश्लेषण।
      10. निम्नलिखित गणना प्रदर्शन:
        एफ = (ओवन सूखे, हवा सूखे नमूने का वजन - हवा सूखे नमूने का वजन)
        100 मिलीलीटर बड़ा फ्लास्क में सी = ना एकाग्रता (मिलीग्राम / एल)
        हवा शुष्क नमूने के डब्ल्यू = वजन (छ) अपकेंद्रित्र ट्यूब में जोड़ा
        सीईसी = (सी एक्स 0.435) / (डब्ल्यू एक्स एफ) (cmol / किग्रा)

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Representative Results

IBI 13 द्वारा निर्धारित मापदंड के लिए एक तुलना सहित सभी परिणामों के एक सारांश तालिका 1 (सारांश), 2 (नई, हाई, लो, तीसरी और फीडस्टॉक उच्च दो biochars) और 3 (ओल्ड बायोचार) में पाया जा सकता है। 2012 और 2013 (तालिका 2) में इस्तेमाल सभी biochars और feedstocks के IBI द्वारा निर्धारित मानदंड के भीतर अच्छी तरह से कर रहे थे और biochars के बीच में थोड़ा मतभेद थे। ओल्ड बायोचार (3 टेबल), परीक्षण के लिए प्रस्तुत की पहली बायोचार, प्रयोग शिपिंग pallets और निर्माण कचरे से बनाया गया था और धातुओं आर्सेनिक, क्रोमियम, तांबा, और नेतृत्व के स्तर को ऊंचा करने के लिए निर्धारित किया गया था। ओल्ड बायोचार भी इग्निशन पर नुकसान द्वारा निर्धारित रूप में जैविक कार्बन (63.2%) के निम्नतम स्तर पर था। इस बायोचार निष्कर्षण फास्फोरस (850 मिलीग्राम / किग्रा) और मुख्य चुनाव आयुक्त (34.8 cmol / किग्रा) के उच्चतम स्तर है, साथ ही ठीक कणों (<0.5 मिमी, 48%) के सर्वोच्च प्रतिशत था। ओल्ड बायोचार भी करने के लिए केवल बायोचार थाअंकुरण परीक्षण (चित्रा 3) विफल रहता है और यह है कि वे (चित्रा 2) नई बायोचार की 2.8% संशोधन वरीय जबकि Eisenia fetida (मिट्टी अकशेरुकी) काफी, 2.8% ओल्ड बायोचार संशोधन बचा है कि निर्धारित किया गया था।

टेस्ट श्रेणी: बेसिक Biochar उपयोगिता गुण

Pyrolysis के माध्यम से biochar उत्पादन अनिवार्य रूप से बायोमास की जलकर कोयला है। अथ जलकर कोयला प्रक्रिया अक्सर प्रकृति 14-18 में खुशबूदार हैं जो कार्बन में लकड़ी और सेल्यूलोज सामग्री के संरचित कार्बनिक अणुओं, या कार्बन युक्त अवशेषों के परिवर्तन के लिए अनुमति देता है। अथ जलकर कारण pyrolysis प्रक्रिया 19 के दौरान गर्मी की कार्रवाई करने के लिए, बायोमास फीडस्टॉक से पानी और अस्थिर पदार्थों के उन्मूलन के माध्यम से प्राप्त की है। वाणिज्यिक ग्रीन हाउस में उत्पादित biochars के सभी पुराने के अपवाद के साथ एक अपेक्षाकृत कम नमी का प्रतिशत (<5%) निहितबायोचार। सभी biochars pyrolysis के माध्यम से फीडस्टॉक सामग्री की पूरी जलकर कोयला का एक परिणाम के रूप में जैविक कार्बन की उनकी संरचना के मामले में कक्षा एक के रूप में IBI (> 60%) द्वारा वर्गीकृत कर रहे हैं। इस प्रकार के कारण जैविक कार्बन के उच्च प्रतिशत करने, उत्पादित सभी biochars बायोचार 13 के अकार्बनिक या खनिज घटक है जो राख के कम प्रतिशत (<2.5%), कर सकते है। ये कम राख biochars सीधे पोषक तत्वों की पर्याप्त मात्रा प्रदान नहीं करते हैं यद्यपि अपने उच्च राख बायोचार (अक्सर खाद और हड्डियों से बने) समकक्षों के रूप में मिट्टी के लिए; इन biochars की कार्बन सामग्री बहुत अधिक है और इसलिए वे अधिक लंबे समय तक पोषक तत्व प्रतिधारण क्षमताओं 20-22 है।

कार्बन अनुपात करने के लिए हाइड्रोजन (एच: सी) अक्सर वातावरण 18 में उनके दीर्घकालिक स्थिरता के लिए जोड़ा गया है, जो बायोचार के aromaticity और परिपक्वता की डिग्री को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। बायोमास फीडस्टॉक के लिए सेल्यूलोज एक युक्तएन डी लिग्निन, एच सी अनुपात लगभग 1.5 रहे हैं। सी अनुपात <0.5: हालांकि, 400 डिग्री सेल्सियस से अधिक से अधिक तापमान पर इन सामग्रियों के pyrolysis एच के साथ biochars उत्पादन की उम्मीद है। सी अनुपात <0.1 बायोचार 23 में एक ग्रेफाइट जैसी संरचना को इंगित करता है: यह एक एच बताया गया है कि। इन biochars प्रकृति में अत्यधिक सुगंधित कर रहे हैं और वातावरण में दीर्घकालिक स्थिरता होगा यह दर्शाता है कि 0.02 की तुलना में कम सी अनुपात: इस रिपोर्ट में सभी biochars एच है।

मृदा पीएच मिट्टी अम्लता का एक उपाय है, और दुनिया भर में दुर्भाग्य से कई कृषि कनाडा में मिट्टी और (पीएच <7), वे फसल के विकास के लिए आदर्श नहीं हैं जिसका अर्थ है कि अम्लीय कर रहे हैं। एक alkaline पीएच के साथ Biochars (> 7), उन ग्रीनहाउस में उत्पादन किया जा रहा है, जैसे पौधों की वृद्धि के लिए अधिक उपयुक्त हैं कि स्तरों के लिए मिट्टी का पीएच को बढ़ाने के लिए अम्लीय मिट्टी में जोड़ा जा सकता है।

पौधों की वृद्धि के लिए एक अन्य महत्वपूर्ण मिट्टी विशेषता कण आकार के वितरण है (PSD)। कृपापूर्वक जिससे समय बायोचार की लंबाई संयंत्र के विकास के लिए 24 लाभ प्रदान करता है बढ़ रही है, समय के साथ अवभूमि में बायोचार आंदोलन मिट्टी वातन बढ़ाने के लिए और रोक सकता है मोटे कणों की एक उच्च प्रतिशत है कि Biochars। हालांकि, छोटे कण आकार contaminants को और अधिक आसानी से 3,25, 26 बाध्यकारी के लिए ताकना अंतरिक्ष का उपयोग करने में सक्षम हैं, के रूप में contaminants के एश और उनकी जैव उपलब्धता को कम करने के इरादे के साथ remediation के प्रयोजनों के लिए उत्पादन किया जा रहा है कि biochars लिए इष्ट हैं। इसके अलावा छोटे कणों बढ़ जाती है आकार संदूषक sorption 27 के लिए अनुकूल होता है, जो मिट्टी की मात्रा प्रति इकाई बायोचार कणों की संख्या। पिछले एक अध्ययन 3 के रूप में, ठीक कणों 0.5 मिमी <रूप में 0.25 मिमी और मोटे कणों> उन के रूप में परिभाषित कर रहे हैं। नए, उच्च और तीसरा फीडस्टॉक नामित biochars मोटे कणों (~ 98%) की एक उच्च अनुपात, और ठीक कणों (~ 2%) के एक कम अनुपात है। जैवएक से थोड़ा कम तापमान पर उत्पादित चार, 89% मोटे और 11% ठीक कणों के आकार की थी। इन biochars के सभी विशेष रूप से अपमानित या मिट्टी के प्रकार मिट्टी में मिट्टी की बनावट और वेंटिलेशन के लिए पर्याप्त सुधार की पेशकश कर सकते हैं। ओल्ड बायोचार 52% मोटे और 48% ठीक कणों होने, दूसरों से काफी भिन्न है कि एक PSD था। इस PSD के साथ एक बायोचार संदूषक sorption प्राथमिक ध्यान केंद्रित है, जहां दूषित साइटों पर उपयोग के लिए बेहतर हो सकता है।

टेस्ट श्रेणी बी: विषैला रिपोर्टिंग

बायोचार का जैविक परीक्षण इन सामग्रियों की मिट्टी अकशेरूकीय और पौधों के लिए विषाक्तता (अगर कोई है) का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण है। तिथि करने के लिए, थोड़ा मौजूदा स्थलीय जीवों पर बायोचार के संभावित प्रभाव और उनके संबद्ध प्रतिक्रिया पर साहित्य, और प्रस्तुत परिणाम परस्पर विरोधी मौजूद है कि अक्सर साहित्य है। Contaminants के लिए एक्सपोजर केंचुआ ऐसे decompos के रूप में आवश्यक मिट्टी कार्य करने की क्षमता को बाधित कर सकतेition, पोषक तत्व खनिज, और मिट्टी की संरचना में सुधार के लिए 28। केंचुआ परिहार द्वारा मूल्यांकन के रूप में नई बायोचार हालांकि कीड़े काफी पुरानी बायोचार (चित्रा 2) से बचा, केंचुआ Eisenia fetida पर कोई हानिकारक प्रभाव दिखाया। अंकुरण assays के पौधों के लिए एक विशेष सामग्री की विषाक्तता का मूल्यांकन किया जाता है एक तकनीक है। पोटिंग मिट्टी फिल्टर पेपर अक्सर प्रोत्साहित किया ढालना गठन के रूप में फिल्टर पेपर की तुलना में एक बेहतर नियंत्रण के रूप में कार्य किया। कद्दू और अल्फला बीज क्रमश: 12% ± 67% और 81% ± 6% अंकुरण के साथ अच्छी तरह से अंकुरित। जड़ों को भी सात दिन में 0.6 सेमी ± 14 सेमी और क्रमश: कद्दू और अल्फला, के लिए 8 सेमी ± 55 सेमी रहने के बाद औसत लंबाई के साथ अच्छी तरह से proliferated। केंचुआ परिहार पढ़ाई के साथ ही पुराने बायोचार पौधों को विषाक्तता दिखाया और सात दिनों (चित्रा 3 के बाद प्रतिशत अंकुरण और रूट की लंबाई द्वारा मापा के रूप में मूल्यांकन अन्य सभी biochars अंकुरण बीज के लिए कोई हानिकारक प्रभाव दिखाया

बायोचार के कुछ प्रकार के जैविक contaminants के एश और वातावरण में अपने विषाक्तता को कम करने की क्षमता है, यद्यपि बायोचार से सावधान लक्षण वर्णन दूषित feedstocks के एक परिणाम के रूप में यह इस तरह के PAHs, पीसीबी के रूप में हानिकारक contaminants शामिल नहीं है कि यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है, और धातुओं है या पायरोलिसिस शर्तों। ग्रीन हाउस में उत्पादित biochars में से कोई भी IBI दिशा-निर्देशों से अधिक पीएएच सांद्रता था। ओल्ड बायोचार PCBs और धातुओं आर्सेनिक, क्रोमियम, तांबा, और नेतृत्व का ऊंचा स्तर है निर्धारित किया गया था, अन्य दो बायोमास सामग्री से निर्मित biochars की लेकिन कोई भी IBI दिशा-निर्देशों के ऊपर धातुओं निहित। ओल्ड बायोचार इस्तेमाल किया शिपिंग pallets और संभावना धातु संदूषण का स्रोत है, जो निर्माण कचरे से उत्पादन किया गया था। ओल्ड बायोचार कृषि मिट्टी या घर बागानों में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं होगा हालांकि, अन्य सभी biochars इन उद्देश्यों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

टेस्ट केटरक्तमय सी: Biochar उन्नत विश्लेषण और मिट्टी संवर्धन गुण

अमोनियम नाइट्रेट और के एक उच्च एकाग्रता युक्त Biochars कृत्रिम उर्वरकों के लिए आवश्यकताओं को ऑफसेट करने के लिए कृषि मिट्टी को लागू किया जा सकता है। बायोचार एक बड़े पैमाने पर तो आवेदन इन नाइट्रोजन यौगिकों की एक अतिरिक्त होता है हालांकि, अगर वायुमंडलीय एन ओ 2 एकाग्रता बढ़ाने के लिए और नाइट्रेट के साथ जल स्रोतों पीने को दूषित कर सकता है। अध्ययन biochars में से कोई भी अमोनियम या नाइट्रेट का ऊंचा मात्रा में होता है।

फास्फोरस पौधों और जानवरों दोनों में उचित ऊर्जा के उपयोग से संबंधित कई शारीरिक प्रक्रियाओं के लिए एक आवश्यक घटक है। उपलब्ध फास्फोरस की मात्रा नरमपंथी साथ Biochars के रूप में महत्वपूर्ण उर्वरक संयंत्र में कार्य करेगा। ओंटारियो में, 15-30 मिलीग्राम / किग्रा फास्फोरस युक्त मिट्टी 31-60 मिलीग्राम / किग्रा मध्यम, कम माना जाता है, और 61-100 मिलीग्राम / किग्रा उच्च रहे हैं। ओल्ड बायोचार उपलब्ध फास्फोरस में सबसे ज्यादा था850 मिलीग्राम / किग्रा में और पहले से ही फास्फोरस में उच्च के रूप में वर्गीकृत मिट्टी को जोड़ने के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता। हालांकि, सभी परीक्षण अन्य biochars उपलब्ध फास्फोरस का एक बहुत कम मात्रा में था और (डब्ल्यू / डब्ल्यू) 10% तक दरों पर जोड़ा जब समस्याएं पैदा करने की उम्मीद नहीं की होगी।

pyrolysis के दौरान जारी किए हैं कि (नमी) को छोड़कर बायोचार के घटक के रूप अस्थिर बात करने के लिए भेजा जाता है। इन घटकों को आम तौर पर छोटी और लंबी श्रृंखला हाइड्रोकार्बन, सल्फर की मामूली मात्रा के साथ सुरभित हाइड्रोकार्बन का मिश्रण हैं। वाष्पशील मामला भी biochars (धारा 2.2) की नमी और राख की मात्रा निर्धारित करता है जो आसन्न विश्लेषण के माध्यम से निर्धारित किया गया था। अस्थिर सामग्री 29 की स्थिरता को प्रभावित करता है, एन उपलब्धता और पौधों की वृद्धि 30। सिद्धांत रूप में, अस्थिर मामले में उच्च biochars कम स्थिर हैं और माइक्रोबियल विकास के लिए ऊर्जा प्रदान करता है और आवश्यक नाइट्रोजन की उपलब्धता को सीमित करता है कि अस्थिर कार्बन की एक उच्च अनुपात है के लिएपौधों की वृद्धि। Deenik एट अल। द्वारा एक अध्ययन (2010) 35% वाष्पशील पदार्थ (नाइट्रोजन की कमी उत्प्रेरण) उच्च माना जाता है, और 10% अस्थिर बात कम हो। इस रिपोर्ट में सभी बायोचार कम से कम 20% अस्थिर बात निहित है, और इसलिए पौधों की वृद्धि को सीमित करने की उम्मीद नहीं की जा होगा। अस्थिर मामले की आसन्न विश्लेषण दृढ़ संकल्प ऐसे वाणिज्यिक ग्रीन हाउस में उत्पादित उन के रूप में कम राख सांद्रता के साथ biochars के लिए सबसे महत्वपूर्ण है।

विशिष्ट सतह क्षेत्र (एसएसए) एक बायोचार के porosity का एक उपाय है। यह बाहरी बायोचार सतह क्षेत्र, लेकिन यह भी ध्यान में लीन होना रिक्त स्थान के अंदर सतह क्षेत्र में न केवल शामिल है और जैविक contaminants के एश करने के लिए एक बायोचार की क्षमता की भविष्यवाणी करने के लिए इस्तेमाल एक महत्वपूर्ण विशेषता है। Contaminant sorption खुशबूदार संदूषक की अंगूठी (एस) और बायोचार 31 के उन लोगों के बीच π-π बातचीत (आकर्षक, गैर सहसंयोजक बंधन) को जिम्मेदार ठहराया गया है। सक्रिय कार्बन (एसी) एक लकड़ी का कोयला की तरह चटाई हैइसलिए अपनी सरंध्रता अधिकतम करने के लिए इसके उत्पादन के दौरान इलाज किया जाता है और उस erial सबसे biochars की तुलना में अधिक एसएसए है। , Denyes एट अल, 2012 और 2013 में सूचना दी, biochars।; इस रिपोर्ट में प्रस्तुत biochars के सभी (~ 800 मी 2 / छ यानी बहुत कम एसी की तुलना में) 300 मी 2 / छ रेंज में एसएसए हालांकि , पुराने और नए, PCBs के remediation के लिए एक मिट्टी संशोधन के रूप में सेवा करने के लिए दोनों दिखाया महत्वपूर्ण क्षमता है।

कटियन विनिमय क्षमता (सीईसी) एक मिट्टी के कण एक दिया पीएच पर धारण करने में सक्षम है कि फैटायनों की संख्या (सकारात्मक आरोप लगाया आयनों) का एक उपाय है। और carboxyl (सीओओ -) - फैटायनों धारण करने के लिए मिट्टी की क्षमता इस तरह हाइड्रॉक्सिल (ओएच) के रूप में एक कण की सतह पर नकारात्मक आरोप लगाया साइटों, साथ बातचीत electrostatic की वजह से है। समूहों 32, 33 मिट्टी की सीईसी जोड़ा जा सकता है आवश्यक तत्व हैं जो उर्वरक से फैटायनों पोषक तत्वों पकड़ और बनाए रखने के लिए मिट्टी की क्षमता के लिएपौधों की वृद्धि के लिए एल। इसके अलावा, सीसा, कैडमियम और जस्ता के रूप में कई पर्यावरण contaminants सकारात्मक आरोप है; इसलिए एक उच्च सीईसी के साथ मिट्टी पानी के स्रोतों पीने में इन contaminants के leaching को रोकने के लिए कार्य कर सकते हैं। Biochars कारण मिट्टी 32 में सकारात्मक आरोप लगाया contaminants को उर्वरक आवश्यकताओं को कम और स्थिर हो सकता है इसलिए नकारात्मक आरोप लगाया साइटों की संख्या बढ़ जाती है, और जो बायोचार सतह की धीमी ऑक्सीकरण के लिए, मिट्टी के मुख्य चुनाव आयुक्त को बढ़ाने के लिए सूचित किया गया है। आमतौर पर, रेतीली मिट्टी है एक 1-5 cmol / किलो के बीच मुख्य चुनाव आयुक्त, दोमट मिट्टी 5-15 cmol / किलो, मिट्टी के प्रकार मिट्टी> 30 cmol / किलो और कार्बनिक पदार्थ 200-400 cmol / किग्रा। बायोचार के मुख्य चुनाव आयुक्त का निर्धारण करने के लिए तरीके अपनी प्रारंभिक अवस्था में अभी भी कर रहे हैं और इसलिए सापेक्ष दृष्टि से विचार किया जाना चाहिए। ग्रीन हाउस में उत्पादित biochars की सीईसी पीसीबी दूषित मिट्टी की सीईसी की तुलना में अधिक हैं (Denyes एट अल।, 2012), लेकिन खाद ​​संशोधन मिट्टी की तुलना में कम है।

के लिए गधा = "jove_content": रख-together.within पृष्ठ = "हमेशा"> चित्रा 1
चित्रा 1. केंचुआ परिहार पहिया। पहियों स्टील से उत्पादित कर रहे हैं और कीड़े लगभग व्यास में 5 सेमी जो कर रहे हैं कई छेद के माध्यम से डिब्बों भर में स्थानांतरित करने के लिए अनुमति दी जाती है।

चित्रा 2
बायोचार खिताब "नया" चूरा सामग्री से तैयार की गई थी, जबकि पुराने और नए प्रकार biochars चित्रा 2. केंचुआ परिहार परख। "ओल्ड" शीर्षक से बायोचार, निर्माण कचरे के माध्यम से उत्पादन किया गया था। * Unamended potting मिट्टी और मिट्टी potting के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर बायोचार (पी <0.05) या तो के 2.8% के साथ संशोधन इंगित करता है।

वाईएस "> चित्रा 3
चित्रा दो विभिन्न प्रजातियों के पौधे के 3 प्रतिशत अंकुरण। कद्दू (Cucurbita pepo एसपीपी। Pepo) और अल्फला (Medicago sativa) सात दिनों के लिए एक वाणिज्यिक ग्रीन हाउस में उत्पादित विभिन्न biochars में तीन प्रतियों में बड़े हो रहे थे। पुरानी और नई कम है, जबकि विभिन्न feedstocks से बनाया biochars को देखें और उच्च पायरोलिसिस की अलग तापमान के लिए देखें। * काफी नियंत्रण (potting मिट्टी और फिल्टर पेपर) से फर्क इंगित करता है।

नमूना फीडस्टॉक Pyrolysis तापमान कार्बनिक पदार्थ (एलओआई) पीएच मुख्य चुनाव आयुक्त PSD PSD सर्व शिक्षा अभियान
अपरिष्कृत लगान
सी % cmol / किग्रा % % एम 2 / छ
पुराना 1 > 700 63.2 9.3 34.8 51.7 48.3 373.6
नए 2 700 97.8 9 16 98.7 1.3 324.6
कम अस्थायी 2 500 96.7 8.7 15.9 86.2 13.8 336.9
उच्च अस्थायी0; 2 > 700 97.9 8.4 11.1 98.1 1.9 419.5
तीसरा फीडस्टॉक 3 700 96.2 9.6 13.2 97.6 2.4 244.4
उच्च अस्थायी -2 3 > 700 97.1 9.1 17.1 97.9 1.9 428
एलओआई: इग्निशन पर नुकसान, सीईसी: कटियन एक्सचेंज क्षमता, PSD: कण आकार के वितरण, सर्व शिक्षा अभियान: विशिष्ट सतह क्षेत्र

तालिका 1. फीडस्टॉक प्रकार, pyrolysis के तापमान और छह biochars की शारीरिक विशेषताओं।

मांग IBI Biochar फीडस्टॉक रेंज इकाई
कसोटी रेंज
टेस्ट श्रेणी: बेसिक Biochar उपयोगिता गुण - सभी Biochars के लिए आवश्यक
नमी घोषणा <0.1-4.3 %
कार्बनिक कार्बन कक्षा 1> 60% 96.2-97.8 (एलओआई) %
कक्षा 2> 30% 92.44-97.93 (प्रो / ULT)
कक्षा 3> 10 <30%
एच: सी ऑर्ग 0.7 अधिकतम 0.01-0.02 अनुपात
कुल ऐश घोषणा 1.38-2.26 %
कुल एन घोषणा 0.28-1.06 %
पीएच घोषणा 8.4-9.6 पीएच
कण आकार के वितरण घोषणा 86-98 % मोटे
1.3-14 %
लगान
टेस्ट श्रेणी बी: सभी feedstocks के लिए विषैला Reporting- आवश्यक
अंकुरण पास / असफल दर्रा
केंचुआ बचाव घोषणा कोई बचाव
Polyaromatic हाइड्रोकार्बन (PAHs) 6-20 <2.0 मिलीग्राम / किग्रा
पॉलीक्लोरीनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) 0.2-0.5 <0.1 मिलीग्राम / किग्रा
संखिया 12-100 <1.0 <1.0 मिलीग्राम / किग्रा
कैडमियम 1.4-39 <1.0 <1.0 मिलीग्राम / किग्रा
क्रोमियम 64-1,200 <2.0 <2.0-2.6 मिलीग्राम / किग्रा
कोबाल्ट 40-150 <1.0 <1.0 मिलीग्राम / किग्रा
तांबा 63-1,500 3.6-6.5 <2.0-5.9 मिलीग्राम / किग्रा
लीड 70-500 <2.0-2.7 <2.0-8.1 मिलीग्राम / किग्रा
पारा 1,000-17,000 <5.0-294 एनजी / छ
मोलिब्डेनम 5-20 <2.0 <2.0 मिलीग्राम / किग्रा
सेलेनियम 1-36 <10 <10 मिलीग्राम / किग्रा
जस्ता 200-7,000 5.6-56.2 7.8-30.5 मिलीग्राम / किग्रा
क्लोरीन घोषणा मिलीग्राम / किग्रा
सोडियम घोषणा 137-878 <75-770 मिलीग्राम / किग्रा
टेस्ट श्रेणी सी: सभी Biochars के लिए Biochar उन्नत विश्लेषण और मिट्टी संवर्धन गुण वैकल्पिक
खनिज एन (अमोनियम नाइट्रेट और) घोषणा <0.2-6.1 मिलीग्राम / किग्रा
कुल फास्फोरस घोषणा 69.5-276 52.5-74 मिलीग्राम / किग्रा
उपलब्ध फास्फोरस घोषणा 9-80 मिलीग्राम / किग्रा
वाष्पशील मामला घोषणा 12.47-19.09 %
विशिष्ट सतह क्षेत्र घोषणा 244-428 एम 2 / छ
कटियन उड़ानोंhange क्षमता घोषणा 11.1-17.1 cmol / किग्रा

नई, हाई, लो, तीसरे और उच्च दो Biochars और feedstocks के लिए तालिका 2. सारांश मानदंड और अभिलक्षण। इस तालिका में सूचीबद्ध सभी biochars एक ही पायरोलिसिस सुविधा पर भी इसी feedstocks से उत्पादित कर रहे हैं।

मांग IBI Biochar रेंज फीडस्टॉक रेंज इकाई
कसोटी
टेस्ट श्रेणी ए बेसिक Biochar उपयोगिता गुण - सभी Biochars के लिए आवश्यक
नमी घोषणा 20 %
कार्बनिक कार्बन कक्षा 1> 60% 63.2 (एलओआई) %
कक्षा 2> 30%
कक्षा 3> 10 <30%
एच: सी ऑर्ग 0.7 अधिकतम अनुपात
कुल ऐश घोषणा %
कुल एन घोषणा %
पीएच घोषणा 9.3 पीएच
कण आकार के वितरण घोषणा 52 % मोटे
48 % लगान
टेस्ट श्रेणी बी: सभी feedstocks के लिए विषैला Reporting- आवश्यक
अंकुरण पास / असफल असफल
केंचुआ बचाव घोषणा बचा
Polyaromatic हाइड्रोकार्बन (PAHs) 6-20 मिलीग्राम / किग्रा
पॉलीक्लोरीनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) 0.2-0.5 1.2 मिलीग्राम / किग्रा
संखिया 12-100 167 <1.0 मिलीग्राम / किग्रा
कैडमियम 1.4-39 <1.0 <1.0 मिलीग्राम / किग्रा
क्रोमियम 64-1,200 206 <20 मिलीग्राम / किग्रा
कोबाल्ट 40-150 5.3 <5.0 मिलीग्राम / किग्रा
तांबा 63-1,500 558 <5.0 मिलीग्राम / किग्रा
लीड 70-500 314 <10 मिलीग्राम / किग्रा
पारा 1,000-17,000 <5.0 एनजी / छ
मोलिब्डेनम 5-20 <2.0 <2.0 मिलीग्राम / किग्रा
सेलेनियम 1-36 <10 <10 मिलीग्राम / किग्रा
जस्ता 200-7,000 498 <15 मिलीग्राम / किग्रा
क्लोरीन घोषणा मिलीग्राम / किग्रा
सोडियम घोषणा 6460 <75 मिलीग्राम / किग्रा
टेस्टश्रेणी सी: सभी Biochars के लिए Biochar उन्नत विश्लेषण और मिट्टी संवर्धन गुण वैकल्पिक
खनिज एन (अमोनियम नाइट्रेट और) घोषणा 2.6 मिलीग्राम / किग्रा
कुल फास्फोरस घोषणा मिलीग्राम / किग्रा
उपलब्ध फास्फोरस घोषणा 850 मिलीग्राम / किग्रा
वाष्पशील मामला घोषणा %
विशिष्ट सतह क्षेत्र घोषणा 373.6 एम 2 / छ
कटियन एक्सचेंज क्षमता घोषणा 34.8 cmol / किग्रा

तालिका 3. सारांश मानदंड और ओल्ड Biochar और feedstock के लिए विशेषताओं। बायोचार सूचीइस तालिका में एड तालिका 2 में सूचीबद्ध biochars के रूप में ही पायरोलिसिस सुविधा पर निर्माण कचरे से उत्पादन किया गया था।

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Discussion

प्रोटोकॉल में सूचीबद्ध तरीकों के सभी ध्यान से मान्य है और बड़े पैमाने पर मिट्टी के लिए इस्तेमाल किया गया है। बायोचार लक्षण वर्णन अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, कार्बन युक्त सब्सट्रेट के लिए इन तरीकों की प्रभावशीलता को काफी हद तक अनजान था। इन तरीकों में खुद को उपन्यास नहीं कर रहे हैं, हालांकि अत: नियमित बायोचार चिह्नित करने के लिए अपने आवेदन पत्र है। गुणवत्ता आश्वासन / गुणवत्ता नियंत्रण के संदर्भ में, पता लगाने सीमा से नीचे जा रहा है कारतूस या मानक संदर्भ सामग्री के लिए सही किया जा रहा है वसूलियां के लिए सम्मान के साथ तरीकों में से किसी के बीच कोई मुद्दों थे। यह इन तरीकों बायोचार और अन्य लकड़ी का कोयला-तरह सामग्री के लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल किया जा के लिए उपयुक्त हैं कि इंगित करता है। बायोचार तेजी से एक मिट्टी additive के रूप में स्वीकार कर लिया जाता है के रूप में कई अलग अलग तरीकों, हालांकि साहित्य में 20, 34-41 में biochars चिह्नित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, दिनचर्या तरीकों के लिए आवश्यक हैं।

कटियन विनिमय क्षमता केवल metho थाडी में जो कठिनाई पैदा हुई। एक नमूने के मुख्य चुनाव आयुक्त की गणना के लिए विधि नमूना के वजन और यह देखते हुए कि वजन में सोडियम की एकाग्रता पर निर्भर है। Biochar मिट्टी के रूप में करता, centrifugation के बाद ट्यूब के नीचे pelletize नहीं करता है इसलिए एक बहुत कम घनत्व है और। Decanting और कदम 6 और विधि (4.4) के सात में सतह पर तैरनेवाला discarding इसलिए, जब यह बायोचार नमूना के किसी भी खोना नहीं करने के लिए महत्वपूर्ण है। सेंट्रीफ्यूज से समाधान pipetting किसी भी नमूने नुकसान से बचने के लिए आवश्यक था।

अन्य विश्लेषणात्मक तरीकों आसानी से मिट्टी के तरीकों से अनुकूलित किया गया था। अंतिम और आसन्न विश्लेषण बायोचार और इस तरह के कोयले के रूप में इसी तरह के उत्पादों के लिए विशिष्ट है, और इसलिए नियमित रूप से मिट्टी का विश्लेषण जो प्रयोगशालाओं में सामान्य रूप से उपलब्ध नहीं है। एक अन्य विधि (एएसटीएम D1762) लकड़ी से विशेष रूप से बनाया लकड़ी का कोयला में नमी का दृढ़ संकल्प, अस्थिर बात है, और राख के लिए उपलब्ध है। इस विधि को भी भी आसन्न analys के लिए उपयुक्त हो गया होताहोती हे। प्रतिशत कार्बनिक पदार्थ और प्रतिशत नमी के लिए इग्निशन पर नुकसान निर्धारित करते समय कुछ तापमान से अधिक 420 पर इन विश्लेषण प्रदर्शन करने के लिए चुन सकते हैं सवाल में biochars पायरोलिसिस की बहुत उच्च तापमान के माध्यम से उत्पादित कर रहे हैं, खासकर अगर सी °। मामले में यह विशेष रूप से अध्ययन 420 डिग्री सेल्सियस पूरी तरह से सभी biochars ऐश करने के लिए पर्याप्त था, और उन पर चर्चा नहीं है, हालांकि इस तापमान भी सक्रिय कार्बन ऐश करने के लिए पर्याप्त रूप से उच्च था।

ऐसे पौधों और कीड़े के रूप में जैविक जीवों के साथ कार्य करना अक्सर चुनौतीपूर्ण हो सकता है। उपयुक्त अध्ययन जीवों का चयन विशेष महत्व का है। Eisenia fetida इस प्रजाति जैविक contaminants के उच्च सांद्रता में जीवित करने में सक्षम है क्योंकि संदूषण प्रयोगों में एक स्थलीय जीव मॉडल के रूप में अक्सर इस्तेमाल किया जाता है मिट्टी अकशेरुकी, बहुत अच्छी तरह से छानबीन की, और 42 विश्व 2, 28 के कई क्षेत्रों में पारिस्थितिकी प्रासंगिक है -46। मिट्टी अकशेरूकीय खेलनामिट्टी मैट्रिक्स में एक महत्वपूर्ण भूमिका है, वे कार्बनिक पदार्थ, चक्र पोषक तत्वों, और हस्तांतरण पानी नीचा के रूप में। वे आमतौर पर कनाडा में बड़े हो रहे हैं और संदूषक remediation के 2, 3, 47 पर हमारे मानार्थ काम में इस्तेमाल किया गया है के रूप में प्रजातियों के पौधे 'अल्फला (एम का पौधा) और कद्दू (सी pepo) अंकुरण assays के लिए चुने गए हैं। ग्रीनहाउस स्थितियों के लिए germinating बीज ध्यान से प्रकाश व्यवस्था के समुचित कार्य सुनिश्चित करने के लिए और चरम तापमान के उतार चढ़ाव से बचने के लिए नजर रखी जा करने की जरूरत है।

मापा मानकों (एक बायोचार संदूषक ज़ब्ती, मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार, संदूषक remediation के आदि के लिए उपयुक्त है या नहीं यानी) विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अलग biochars की प्रभावशीलता का संकेत होगा के रूप में बायोचार के लक्षण वर्णन इसके सफल आवेदन करने के लिए आवश्यक है। यहाँ विस्तृत विधियों मिट्टी विश्लेषण के लिए व्यापक रूप से उपलब्ध होते हैं, क्योंकि वे characterizat के लिए एक लागत प्रभावी साधन हैंbiochars के आयन, और व्यापक रूप से क्षेत्र में बायोचार की बड़े पैमाने पर आवेदन करने के लिए पूर्व नियोजित किया जाना चाहिए।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Biochar Burt's Greenhouses All six biochars were produced at Burt's Greenhouses via BlueFlame Boiler system
NaOAc Fisher Scientific E124-4 Dissolving 136.08 g of NaOAC.3H2O in 750 ml distilled, deionized water (DDI water)
Acetic Acid Fisher Scientific A38-212
Sodium Hydroxide Fisher Scientific SS284-1
Isopropanol Fisher Scientific A416P4 80% IPA: 800 ml IPA with 200 ml DDI water.
NH4Cl Fisher Scientific A649500 Dissolving 5.35 g NH4Cl into 1 L DDI water. 
Alumminum Drying Pan Fisher Scientific 08-732-110
Drying Oven Fisher Scientific 508N0024 200 °C for 2 hr.
Desiccator Fisher Scientific 08-595A
Balance Mettler 1113032410
Saturating Solution Fisher Scientific 06-664-25
Vortex Barnstead/Thermolyne 871000536389   
Centrifuge International Equipment Company 24372808 3,000 x g for 5 min.
Rinsing Solution Fisher Scientific (Ricca Chemistry Company) 06-664-24
Conductivity Meter WESCAN 88298
Replacing Solution Fisher Scientific 06-664-24
ICP-AES Varian EL00053841
ASAP 2000 Surface Area Analyser  Cavlon 885 Degassing at 120 °C for a minimum of 2 hr.
Muffle Furnace Fisher Scientific 806N0024 Heat for 16 hr covering at 420 °C.
pH Meter Fisher Scientific 1230185263
Sieve Fisher Scientific 2288926 4.7 mm sieve being at the top.
Sieve Skaker Meinzer II 0414-02 Shake for 10 min.
Sodium Sulphate VWR EM-SX0761-5
Ottawa Sand Fisher Scientific S23-3
Soxhlet Apparatus Fisher Scientific (Pyrex) 09-557A 4 hr at 4–6 cycles/hr.
DCBP Suprlco Analytical 48318   
Dichloromethane Sigma Aldrich 40042-40855-U
6890 Plus Gas Chromatograph Micro 63 Ni ECD Agilent US00034778
Helium AlphaGaz SPG-NIT1AL50SMART
Nitrogen AlphaGaz SPG-HEL1AL50SMART
Mortor and Pestle Fisher Scientific (CoorsTeh) 12-948G
Nitric Acid Fisher Scientific 351288212
No. 40 Filter Paper Fisher Scientific (Whatman) 09-845A
Quartz/Nickel weigh boats Fisher Scientific 11-474-210
DMA-80 ATS Scientific 5090264
98–99% Formic Acid Sigma Aldrich 33015-1L 1 L volumetric filled to 750 ml with DDI water add 20 ml formic acid and fill to volume with DDI water.
Sonicator Fisher Sientific 15338284
Rotating Shaker New Brunswick Scientific (Innova 2100) 14-278-108 1 hr at 200 rpm.
No. 42 Filter Paper Fisher Scientific (Whatman) 09-855A
WhirlPacks Fisher Scientific R55048
Potassium Dihydrogen Orthophospahte Fisher Scientific 181525
2 M KCl Fisher Scientific P282100
Plastic Vials Fisher Scientific 03-337-20
Ammonium Chloride Fisher Scientific PX05115 Allow to warm up to room temperature
Colour Reagent Fisher Scientific 361028260 Allow to warm up to room temperature
Colorimeter Fisher Scientific 13-642-400 Turn on to let the lamp warm up and run for 5 min.
ASEAL Auto Analyzer 2 SEAL 4723A12068
Liquified Phenol Fisher Scientific MPX05115 Alkaline Phenol: Measure 87 ml of liquefied phenol into 1-L volumetric filled 2/3 with DDI water. Add 34 g NaOH, make up to volume with DDI water.
NaOH Fisher Scientific S318-3
Commercial Bleach Retail Store Hypochlorite Solution: Using 100-ml graduated cylinder measure 31.5 ml of commercial bleach and fill to 100 ml with DDI water.
NaOH Pellets Fisher Scientific S320-1
Disodium EDTA Sigma Aldrich E5124
Sodium Hyprchlorite Fisher Scientific SS290-1
Triton (10%) Fisher Scientific BP151-100
Sodium Nitroprusside Fisher Scientific S350-100
Ammonium Salts Fisher Scientific A637-10
Phenoxide Fisher Scientific AC388611000
Eisenia Fetida The Worm Factory
Spade Retail Store
Bucket Retail Store
Potting Soil Retail Store
Avoidance Wheel Environment Canada Constructed by a modified design from Environment Canada’s Acute Avoidance Test.
Alumminum Foil Fisher Scientific 01-213-100
Petri Dishes Fisher Scientific 08-757-11 8.5 cm in diameter.
Pumpkin Seeds Ontario Seed Company (OSC) 2055
Alfalpha Seeds Ontario Seed Company (OSC) 6675
Centrifuge Tubes (30 ml) Fisher Scientific  22-038-906
Beakers (50 ml) Fisher Scientific (Pyrex) 02-540G Oven dry at 105 °C.
Beakers (30 ml) Fisher Scientific (Pyrex) 20-540C
Erlenmeyer Flasks (125 ml) Fisher Scientific (Pyrex) S76106C
Volumetric Flask (100 ml) Fisher Scientific (Pyrex) 10-211C
Estuarine Sediment National Insititute of Standards 1546A Standard Reference Material
Bleach Clorox Ultra (5–10% sodium hypochlorite)

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References

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भौतिक, रासायनिक और के लिए उत्पादित छह Biochars के जैविक विशेषता दूषित साइटों के remediation
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Denyes, M. J., Parisien, M. A.,… More

Denyes, M. J., Parisien, M. A., Rutter, A., Zeeb, B. A. Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites. J. Vis. Exp. (93), e52183, doi:10.3791/52183 (2014).

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