【目的】生物质气化技术是一种清洁可再生的能源利用技术。研究气化温度对气化产物特性的影响机制，构建气化产物特性的演变规律，对中国实现碳达峰与碳中和目标具有重大意义。【方法】以玉米Zea mays秸秆、棕榈Trachycarpus fortunei壳和马尾松Pinus massoniana等3种农林生物质废弃物为原料，以空气为气化剂，采用自制的微型固定床气化装置，开展3种生物质的气化多联产研究，系统研究了不同气化温度(700、800、900℃)对气化性能的影响，以及对气化三相产物(可燃气、生物质炭与焦油)特性的影响机制。【结果】随着气化温度从700℃增加至900℃，可燃气的质量产率逐渐增加，而生物质炭和焦油的质量产率逐渐减小。较高的气化温度有利于提升可燃气的热值。在3种原料中，马尾松可燃气的热值最高，一氧化碳、氢气和甲烷质量分数分别为40.03%、18.27%和18.29%，低位热值达13.58 MJ·m~(-3)。随着气化温度的增加，生物质炭中的碳元素质量分数增加，氢元素质量分数下降，灰分质量分数大幅增加，其中马尾松炭的热值最高，达到29.7 MJ·kg~(-1)。随着气化温度的增加，3种原料的气化液体产物中酸类、醇类、醛酮类、呋喃类化合物相对含量逐渐减小，而芳烃类化合物相对含量大幅增加，其中马尾松的芳烃类化合物相对含量最高，达到61.12%。【结论】气化温度对生物质气化三相产物的产量及特性有显著的影响，选择合适的气化温度对提高生物质可燃气热值及气化效率至关重要。图6表2参25

对生物质气化过程伴生的焦油馏程、发热量、粘度、闪点、燃点、碳氢元素含量等热物理特性进行试验研究 ,结果表明 ,生物质焦油经过精制分馏后 ,温度在 2 0 0℃以下时的馏分为轻质油分 ,其闪点和燃点均接近于柴油的闪点和燃点 ,可作为发动机代用液体燃料 ;在 2 0 0℃以上时的馏分为重质油分 ,且发热量和粘度随蒸馏温度增加而逐渐升高 ,可作为多种化工原料进行资源化高值利用

木焦油是生物质热解气化过程中产生的副产物。超临界乙醇提质木焦油能够有效降低木焦油的分子量,有利于木焦油的进一步利用。以湖北鄂州生物质热解多联产示范基地的木焦油为原料,在高温高压反应釜上深入研究反应温度对超临界乙醇系统在氢气氛围下提质木焦油的影响,其中反应温度分别为280,300,320,340℃。采用气相色谱法以及气相色谱-质谱联用、液相色谱法对原料和热解产物进行分析。采用固定床模拟GC-MS气化室的实验,定义吹扫出去的成分为轻质油组分,残留的成分为重质油组分。结果表明,在超临界乙醇系统下,木焦油的绝大部

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响，进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料，在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验，研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下，小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆，显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似，添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆，较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比，添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%，而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比，添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%，土壤pH升高0.13个单位；而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%，土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明，不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关，与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素，玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果；玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制，而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。

针对生物质热化学转化过程中产生焦油的诸多不利影响,利用催化裂解法将焦其化为小分子燃气,可达到双效降低焦油含量并提高燃气热值的目的。本研究利用500℃条件下慢速热解获得的玉米秸秆炭和木屑炭作为催化剂,在自制的焦油催化裂解装置中,研究裂解温度为700、750、800、850、900、950和1000℃时,两种催化剂对焦油的催化裂解效果。结果表明:两种催化剂对焦油裂解具有良好的催化性能;随着裂解温度升高,裂解气中H_2含量逐渐增加,CO、CH_4、C_2H_4、C_2H_6等含量均逐渐减少,裂解气热值和密度逐渐

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结

随着全球能源需求的快速增长和环境与可持续发展问题的日益突出，生物质资源作为化石能源的补充受到了广泛关注。通过快速热解技术，将生物质资源转化为同时具有经济和环境效益的液体生物油备受重视。然而，通过直接热解得到的生物油存在化学组分繁多、产率低、品质差等问题。在快速热解之前对生物质进行酸处理，可以有效去除生物质中碱/碱土金属元素(AAEMs)含量，显著改变生物质的形貌结构，极大改善生物油产品的组分分布，增加如左旋葡聚糖等高附加值化合物的产率，有效提升生物油品质，更有利于生物油的分离提纯和后期的高值化利用。总结分析了国内外学者对生物质进行不同酸处理后的热解研究现状，讨论了酸处理及联合酸处理对生物质形貌结构、AAEMs含量、热解过程及热解生物油的影响，为生物质资源化利用和转化提供了思路，对生物质热解酸处理技术的研究和改进提供了参考。

[目的]本文旨在研究热解温度和原料对生物质炭化学性质及官能团的影响，为优化生物质炭的化学性能提供科学依据。[方法]以小麦、水稻和玉米秸秆为原料，在3种温度(350、450和550℃)下进行热解，分别得到小麦秸秆生物质炭(WB350、WB450和WB550)、水稻秸秆生物质炭(RB350、RB450和RB550)和玉米秸秆生物质炭(CB350、CB450和CB550)。分析这些生物质炭的pH值、灰分含量、阳离子交换量(CEC)、全碳和全氮含量，采用红外光谱法和~(13)C核磁共振波谱法分析生物质炭化学结构。[结果]当温度从350℃升至550℃时，小麦、水稻和玉米秸秆炭的pH值和C/N值均显著提高，全氮含量均显著降低；水稻和玉米秸秆炭的灰分含量显著提高，而CEC显著降低。从不同原料来看，当温度为350和550℃时，水稻、玉米和小麦秸秆生物质炭的灰分含量依次递减。同一温度下，玉米秸秆炭的CEC显著高于小麦和水稻秸秆炭的CEC。同一温度下小麦、玉米和水稻秸秆炭的全碳含量依次递减；玉米、水稻和小麦秸秆炭的全氮含量依次递减；小麦、水稻和玉米秸秆生物质炭的C/N值依次递减。随着温度的升高，生物质炭中各种芳香族官能团含量增多，脂肪族官能团含量减少。温度为550℃时，水稻秸秆生物质炭的—CH_2和SiO_2的吸收振动强于玉米和小麦生物质炭，水稻、小麦和玉米秸秆炭的芳香性指数依次递减；当温度为350℃时，水稻、玉米和小麦秸秆炭的烷基指数依次递减。[结论]不同温度和原料制备的生物质炭中，550℃热解温度下的生物质炭具有较高的pH值，故推荐施用550℃热解的生物质炭来改良酸性土壤；玉米秸秆生物质炭的CEC较高，有利于提高土壤的肥力水平；而水稻秸秆生物质炭在350℃热解温度下含有较高的灰分含量和较多的脂肪族官能团，而在550℃热解温度下芳香性指数较大，其可能是同时增强土壤肥力和实现土壤固碳减排的潜在良好材料。

园林废弃物处理不合理,不仅会造成植物营养元素的流失,还会造成环境污染。以法国梧桐Platanus orientalis,桂花Osmanthus fragrans,红叶石楠Photiniax fraseri和樟树Cinnamomum camphora等南方城市典型园林绿化废弃物生物质为原材料,研究热解温度(350, 500和650℃)对不同园林废弃物生物质炭产率和理化特性的影响。结果表明:生物质炭的产率随着热解温度的升高呈下降趋势,且在350~500℃温度段变化较明显;原材料灰分质量分数对生物质炭产率有明显影响,法国梧桐叶片炭产率最高,其枝条炭产率最低。高温度条件下制备的生物质炭芳香性增强,亲水性和极性减弱, 650℃制备的红叶石楠枝条炭和法国梧桐枝条炭的芳香性较强, 350℃制备的法国梧桐叶炭亲水性和极性最强。桂花和樟树叶片炭的全氮质量分数较高,叶片炭全硫质量分数高于枝条炭。随着热解温度的升高,生物质炭表面的含氧官能团种类和数量逐渐减少,红叶石楠叶片炭在高温条件下官能团仍明显存在。利用扫描电镜和X-ray能谱分析生物质炭(500℃)发现,樟树枝条炭和法国梧桐枝条炭孔隙结构较发达,红叶石楠叶片炭中磷、镁、钾、钙等元素质量分数较高。综上所述,园林废弃物生物质炭的特性主要受原材料和热解温度的影响,不同温度下制备的园林废弃物生物质炭具有不同的产率和理化特性。

生物质炭膜架作为一种新型填料，具有较高的单位比表面积，有利于微生物膜的形成，在水产养殖尾水处理中具有广阔前景。然而，养殖过程中的环境变化和渔药的使用，对生物质炭膜架处理污水能力的影响尚不明确。实验设置了不同pH（E1：6.5、E2：7.5和E3：8.5）和常用渔药（F1：氟苯尼考，6 mg/L；F2：土霉素，20 mg/L）处理组，研究生物质炭填料系统去除氨氮效率及其附着生物膜微生物群落结构的变化。结果显示，（1）实验组与对照组中，硝化螺旋菌门（Nitrospirae）相对丰度均为最高；（2）E1、E2、E3组降氨氮速率分别为0.247、0.249、0.305 mg/(L·h)，均低于对照组（pH=8.2）：0.323 mg/(L·h)；低pH条件下硝化螺旋菌的相对含量略有降低，而脱氮硫杆菌相对含量没有显著差异。（3）F1、F2组降氨氮速率一致，均为0.172 mg/(L·h)，低于对照组0.323 mg/(L·h)；与对照组相比，实验组硝化螺旋杆菌与脱氮硫杆菌相对含量无显著变化，推测氟苯尼考和土霉素抑制了菌的活性，致使氨氮降解速率下降。研究表明，弱碱性水体有助于提高生物质炭填料净化水质能力，而氟苯尼考或土霉素的使用会影响生物膜上脱氮微生物的群落丰度和活力并抑制降氨氮能力。因此，使用抗生素类渔药治疗时，应结合其它水质调节措施来控制养殖水体的氨氮含量，最大化发挥生物质填料的净化养殖尾水效果。

生物质炭膜架作为一种新型填料，具有较高的单位比表面积，利于硝化微生物群落的附着，污水净化能力较强，在未来人工湿地的应用中具有广阔前景。水产养殖过程中的环境变化和渔药的使用，是否会妨碍人工湿地中填料作用的充分发挥尚未明确。为研究外界因素对生物质炭膜架除污能力的影响，实验设置了不同pH (E1:6.5、E2:7.5和E3:8.5)和常用渔药(F1：氟苯尼考，6 mg/L;F2：土霉素，20 mg/L)处理组，研究生物质炭填料系统降氨氮效率及其附着生物膜微生物群落结构的变化。结果显示：(1)实验组与对照组中，硝化螺旋菌门相对丰度均为最高。(2) E1、E2、E3组降氨氮速率分别为0.247、0.249、0.305mg/(L·h)，均低于对照组(pH=8.2)[0.323 mg/(L·h)]；低pH条件下硝化螺旋菌的相对含量略有降低，而脱硫杆菌相对含量无显著差异。(3) F1、F2组降氨氮速率一致，均为0.172mg/(L·h)，低于对照组[0.323 mg/(L·h)]；与对照组相比，实验组硝化螺旋菌与脱硫杆菌相对含量无显著变化，推测氟苯尼考和土霉素抑制了菌的活性，致使氨氮降解速率下降。研究表明，弱碱性水体有助于提高生物质炭填料净化水质的能力，而氟苯尼考或土霉素的使用会影响生物膜上脱氮微生物的群落丰度和活力，并抑制降氨氮能力。因此，使用抗生素类渔药治疗时，应配合其他水质调节措施来控制养殖水体的氨氮含量，保证养殖对象安全，最大化发挥生物质填料的养殖尾水净化效果。

生物质炭膜架作为一种新型填料，具有较高的单位比表面积，有利于微生物膜的形成，在水产养殖尾水处理中具有广阔前景。然而，养殖过程中的环境变化和渔药的使用，对生物质炭膜架处理污水能力的影响尚不明确。实验设置了不同pH（E1：6.5、E2：7.5和E3：8.5）和常用渔药（F1：氟苯尼考，6 mg/L；F2：土霉素，20 mg/L）处理组，研究生物质炭填料系统去除氨氮效率及其附着生物膜微生物群落结构的变化。结果显示，（1）实验组与对照组中，硝化螺旋菌门（Nitrospirae）相对丰度均为最高；（2）E1、E2、E3组降氨氮速率分别为0.247、0.249、0.305 mg/(L·h)，均低于对照组（pH=8.2）：0.323 mg/(L·h)；低pH条件下硝化螺旋菌的相对含量略有降低，而脱氮硫杆菌相对含量没有显著差异。（3）F1、F2组降氨氮速率一致，均为0.172 mg/(L·h)，低于对照组0.323 mg/(L·h)；与对照组相比，实验组硝化螺旋杆菌与脱氮硫杆菌相对含量无显著变化，推测氟苯尼考和土霉素抑制了菌的活性，致使氨氮降解速率下降。研究表明，弱碱性水体有助于提高生物质炭填料净化水质能力，而氟苯尼考或土霉素的使用会影响生物膜上脱氮微生物的群落丰度和活力并抑制降氨氮能力。因此，使用抗生素类渔药治疗时，应结合其它水质调节措施来控制养殖水体的氨氮含量，最大化发挥生物质填料的净化养殖尾水效果。

为综合评价热裂解温度和原料类型对生物炭品质的影响，选取了3类不同来源的17种生物质原料，分别在600、800、1 000℃下热裂解为51种生物炭。基于生物炭在重金属污染治理的应用，采用主成分分析法分析热裂解温度和原料类型对生物炭的理化性质的影响，并通过相关性分析筛选出了生物炭的核心指标；基于获得的核心指标，再采用灰色关联度（RI）综合评价这51种生物炭在修复重金属污染方面的综合品质潜力。结果表明与热裂解温度相比，原料类型对生物炭的理化性质影响更大。筛选所选取的9个评价指标，确定出炭率、比表面积、氢碳摩尔数比、酸性官能团含量和灰分含量为生物炭品质评价的核心指标。此外，随着热裂解温度的升高，生物炭的灰色关联度升高，1 000℃下的高大禾草类生物炭，如竹（RI=0.697）、南荻（RI=0.676）和柳枝稷（RI=0.671）等生物炭的综合评价指数高，说明这3种生物炭具有更大的应用潜力。

为了解氮沉降和生物质炭对毛竹Phyllostachys edulis叶片光合特性的影响,研究了4种氮沉降(0 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_0;30 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_(30);60 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_(60);90 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_(90))下施加3种不同强度(0 t·hm~(-2),BC_0;20 t·hm~(-2),BC_(20);40 t·hm~(-2),BC_(40))生物质炭处理后2龄毛竹新老叶片光合及叶绿素荧光特性的变化。结果表明:氮沉降和生物质炭均促进了毛竹新老叶的最大净光合速率(P_(max)),气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),生物质炭同时提高了老叶实际量子产量[Y(Ⅱ)]和PSⅡ潜在活性(F_v/F_0)。与不施加生物质炭相比(BC_0),N_(30)下施加20 t·hm~(-2)生物质炭的老叶及N_(60)下施加20 t·hm~(-2)生物质炭(BC_(20))的新老叶叶色值显著降低;N_(60)处理下施加生物质炭,毛竹新老叶的最大光化学效率(F_v/F_m),F_v/F_o和Y(Ⅱ)均提高,而N_(90)处理下施加生物质炭,毛竹新老叶的F_v/F_m和F_v/F_o均降低。由此认为:氮沉降条件下施加生物质炭有利于毛竹新老叶片的光合固碳能力;大气氮沉降背景下,施加生物质炭有利于提高毛竹生产力。

【目的】研究不同秸秆生物质炭对土壤微生物数量和酶活性的影响,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化6 h得到的生物质炭为材料,以花椒林下黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,以不添加任何生物质炭为对照(CK),测定了不同添加量(1%,2%,4%,均为质量分数)玉米、水稻和油菜秸秆生物质炭处理土壤的微生物(细菌、真菌、放线菌)数量和酶(过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)活性,并分析了土壤微生物数量与酶活性之间的相关性,计算了不同处理的土壤酶指数(SEI)。【结果】秸秆生物质炭类型和添加量均会影响土壤细菌、真菌和放线菌数量。与对照相比,秸秆生物质炭处理土壤的细菌和放线菌数量分别增加了42.7%～211.8%和4.9%～291.7%,真菌数量降低了15.2%～52.5%。3种秸秆生物质炭中,当添加量相同时,水稻秸秆生物质炭处理的细菌、真菌和放线菌数量及微生物总量最高。与对照相比,添加生物质炭显著降低了土壤过氧化氢酶活性,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性,当添加量为2%时,水稻秸秆生物质炭的土壤酶指数最大(SEI=0.62),是其他秸秆生物质炭SEI的1.07～1.23倍。【结论】花椒林下土壤微生物数量与酶活性密切相关,施用生物质炭改善了土壤生物环境。从土壤微生物数量和酶活性指数综合考虑,添加2%水稻秸秆生物质炭对改善花椒林下土壤生物环境的综合效果最优。