《生物炭与环境》【摘要 书评 试读】

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内容简介

　　《生物炭与环境》共分为7章，总结了生物炭制备、生物炭性质、生物炭对土壤营养条件及生物学特性的影响、生物炭对气候变化的影响、生物炭与农业生产、生物炭与环境修复等方面的最新研究进展。《生物炭与环境》可供高等院校和科研院所从事环境科学、土壤化学等专业的师生和研究人员阅读使用，也可供对生物炭感兴趣的其他读者阅读参考。

目录

第1章 生物炭的特性与应用概述
1.1 生物炭的定义与分类
1.1.1 生物炭的定义
1.1.2 生物炭的分类
1.2 生物炭的性质
1.2.1 生物炭的物理性质
1.2.2 生物炭的微化学性质
1.2.3 生物炭的有机化学性质
1.2.4 生物炭的营养性质
1.2.5 生物炭的生物学性质
1.3 生物炭的来源
1.3.1 生物炭制造的历史
1.3.2 生物炭制造的现状
1.3.3 热裂解制备生物炭的详细过程
1.3.4 影响生物炭性质的因素
1.4 生物炭的表征方法
1.4.1 元素分析
1.4.2 灰分含量的测定
1.4.3 微观形貌表征
1.4.4 傅里叶红外拉曼光谱(FTIR)研究
1.4.5 X射线衍射(XRD)研究
1.4.6 比表面积及孔径分布测定
1.4.7 生物炭的 Zeta电位分析
1.4.8 生物炭的吸附性能
1.4.9 pH值的测定
1.5 生物炭的应用前景和未来的发展方向
1.5.1 概述
1.5.2 生物炭在农业中的应用
1.5.3 作为碳贮存库的生物炭
1.5.4 生物炭对温室气体排放的影响
1.5.5 用作废物管理的生物炭
1.5.6 可再生能源的发电
1.5.7 生产生物炭的经济考虑因素
1.5.8 与生物炭生产和使用相关的风险
1.5.9 生物炭应用所亟待解决的问题与展望
参考文献

第2章 生物炭对土壤微生态的影响
2.1 土壤微生态
2.1.1 土壤矿物质
2.1.2 土壤有机质
2.1.3 土壤生物
2.2 生物炭对土壤微生态环境的影响
2.2.1 生物炭对土壤结构的影响
2.2.2 生物炭对土壤的养分供应
2.2.3 生物炭对土壤生物的影响
参考文献

第3章 生物炭对土壤肥力及作物生长的影响
3.1 生物炭的营养特性
3.1.1 生物炭养分含量
3.1.2 生物炭直接营养价值
3.1.3 生物炭间接营养价值
3.1.4 控制生物炭营养特性的因素
3.2 生物炭对土壤的改良作用
3.2.1 对土壤物理性质的影响
3.2.2 土壤化学性质
3.3 生物炭对作物生长的影响
3.3.1 生物炭的肥效及机理
3.3.2 生物炭的增产作用
3.4 秸秆不同还田方式对于小麦生长的影响研究案例介绍
3.4.1 研究方法
3.4.2 对土壤pH值的影响
3.4.3 对有机质的影响
3.4.4 对植株株高、根长和生物量的影响
3.4.5 对植株叶绿素含量的影响
3.4.6 对植株内源性氮磷钾总含量的影响
3.5 秸秆不同还田方式对于小麦根际土壤酶活性的影响研究案例介绍
3.5.1 根际土壤过氧化氢酶活性
3.5.2 根际土壤蔗糖酶活性
3.5.3 根际土壤脲酶活性
3.6 秸秆不同还田方式对于小麦根际微生物的影响研究案例介绍
3.6.1 土样PCRDGGE结果分析
3.6.2 土样微生物群落相似性分析
3.7 秸秆不同还田方式氮形态及植株生物量的影响研究案例介绍
3.7.1 生物炭和粉碎秸秆处理对植株生长及含氮量的影响
3.7.2 生物炭/粉碎秸秆还田对土壤氮循环过程的影响
参考文献

第4章 生物炭与气候变化
4.1 土壤有机质与气候变化
4.2 利用生物炭进行碳的稳定和固存
4.3 生物能源和生物炭的联合生产
4.4 生物炭系统的评价
4.5 生物炭在土壤中的稳定性
4.5.1 自然系统中生物炭的稳定性
4.5.2 原料对生物炭稳定性的影响
4.5.3 气候因素对生物炭矿化的影响
4.5.4 土壤生物活性与生物炭的稳定性
4.5.5 耕作和机械干扰对生物炭的影响
4.6 生物炭在减缓和适应气候变化中扮演的角色
4.6.1 生物炭对产量效益和营养需求的间接影响
4.6.2 生物炭对土壤中一氧化二氮释放的影响
4.6.3 生物炭对土壤中甲烷释放的影响
4.6.4 生物活性和土壤有机质的稳定
4.6.5 生物炭对耕作和灌溉需水量的影响
4.6.6 生物燃料的生产
4.6.7 土壤结构的改善
4.6.8 生态恢复力
4.6.9 净缓解效益
4.7 生物炭方案
4.7.1 农业
4.7.2 林业
4.8 土壤生物炭的自然循环量化模型
4.9 生物炭方案的全球推广
参考文献

第5章 生物炭对土壤重金属的影响
5.1 土壤重金属污染现状与治理
5.1.1 土壤重金属污染现状
5.1.2 土壤重金属治理方法
5.2 生物炭与重金属的相互作用
5.2.1 生物炭与重金属的作用机理
5.2.2 不同来源对生物炭吸附能力的影响
5.2.3 不同处理温度的影响
5.3 生物炭修复土壤重金属的应用
5.3.1 生物炭对土壤重金属迁移性的影响
5.3.2 生物炭对土壤重金属污染的修复实例
参考文献

第6章 生物炭对土壤中POPs的影响
6.1 土壤/沉积物中POPs污染现状
6.1.1 POPs
6.1.2 土壤/沉积物POPs污染
6.2 土壤/沉积物对POPs的吸附解吸
6.2.1 吸附理论与吸附模型
6.2.2 解吸理论与解吸滞后现象
6.2.3 影响吸附解吸的因素
6.3 土壤中POPs的生物有效性
6.3.1 生物有效性的定义、影响因素和环境意义
6.3.2 生物有效性的表征方法
6.3.3 土壤中POPs的赋存状态与生物有效性
6.4 生物炭对POPs的吸附解吸
6.4.1 生物炭对POPs的吸附行为及机理
6.4.2 生物炭对POPs的解吸行为及滞后性分析
6.5 生物炭对土壤中POPs迁移归趋和生物有效性的影响
6.5.1 生物炭对土壤中POPs迁移归趋的影响
6.5.2 生物炭对土壤中POPs生物有效性的影响
参考文献

第7章 生物炭对土壤中农药的影响
7.1 农药污染现状及其环境影响
7.1.1 农药对土壤的污染
7.1.2 土壤中农药的迁移和转化
7.1.3 农药对土壤生物的影响
7.1.4 土壤对农药的吸附作用
7.2 生物炭对农药的吸附作用
7.2.1 生物炭的组成和结构对农药吸附的影响
7.2.2 环境因素对生物炭吸附农药的影响
7.3 生物炭对土壤中农药环境行为的影响
7.3.1 生物炭对土壤中农药的锁定
7.3.2 生物炭对土壤中农药生物有效性的影响
7.3.3 生物炭对农药的水解作用
参考文献

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前言/序言

　　生物炭（biochar）是由动植物残体在缺氧的情况下，经缓慢高温热解产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质。自从2006年Lehmann在“Nature”上发表概念性文章BlackisGreen以来，对于生物炭的关注急剧增长，研究论文由一年几篇指数性增长到2012年的300余篇。将废弃的生物质，如农作物秸秆、畜禽粪便、废木屑等在缺氧条件下热裂解制成生物炭，避免了生物质毫无意义地燃烧释放CO2，这是一个很好的大气中碳的增汇减排模式，是应对全球气候变化的革命性建议；另外，生物炭施加到土壤中，可以改变土壤的物理化学性质及微生物学特性，从而降低N2O等其他温室气体的排放。因此，在农业大国，将废弃生物质制备成生物炭对于解决气候变化的潜力是巨大的。而且，生物炭施加到土壤中，还可以改善土壤肥力。由于城市化，农田面积持续减少；长期高密度耕作引起土壤肥力下降。目前全球的人口已经超过70亿，为了支撑庞大的人口，农业的可持续发展显然是制约人类可持续发展的最关键问题。早在100多年前，南美亚马逊河流域居民就烧制生物炭改良土壤，当地土壤有机质平均含量超出周围土壤的4倍，这支撑了当地的烟草种植业。近年的研究也表明，生物炭具有改善营养元素循环，促进作物生长的功效。另外，生物炭还可改变土壤中污染物的形态，甚至对农药的水解起到催化作用，这样可保证在低污染的农田生产出安全的食品。因此，可以说，生物炭技术能解决影响制约人类可持续发展的几个关键问题，被称为“一石多鸟”的技术。但是，生物炭技术目前尚处于发展阶段，是否能大规模推广，需要进行大量的科学研究，并考虑社会与经济因素。
　　我国处于高速发展时期，作为泱泱大国，我们从不推卸在推动人类可持续发展过程中所应担负的国际责任。将农业废弃物转化为生物质进行综合利用，可缓解工业上碳的增汇减排的压力，保证我国经济的快速发展。本书总结了生物炭制备、生物炭性质、生物炭对土壤营养条件及生物学特性的影响、生物炭与农业生产、生物炭与环境修复等方面的最新研究进展，以飨国内读者。
　　全书共分为7章，第1章由冯碧婷与阮悦斐编写；第二章由任心豪编写，第3章由孙磊与李力编写，第4章由姚义鸣编写，第5章由王婷与任心豪编写，第6章由张闻编写，第7章由张鹏编写。张彦峰（南开大学）负责对前4章初步统稿，张闻（山东省科学院中日友好生物技术研究中心）负责对后3章初步统稿，本人（南开大学）负责全书的总体设计、编写指导及最后统稿。
　　由于生物炭相关研究发展迅速，本书编写过程中，不断扩展新的内容，但是还难以全面覆盖最新的进展，一些结论与观点尚需进一步发展验证。不妥之处，尚请读者批评指正。
　　孙红文于南开园
　　2013年6月