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CO_2减排新技术——土壤中CO_2的固定实验研究

姚胜  
【摘要】:全球温室效应的加剧,使人类环境和经济可持续发展面临了严峻的挑战。故作为最主要的温室气体CO2,其减排技术受到了世界各国的重视,各种减排方法正在广泛的研究和开发中。烟气喷氨吸收CO2生成碳铵,然后将碳铵施入土壤使其在土壤中永久固定是一种新颖的CO2减排方法。在我国作为氮肥的长效碳酸氢铵和普通碳酸氢铵是水溶性碳化物,其分解产生的HCO3-、CO32-离子能随着水流运动向下渗透至土壤深层,与其中的钙镁离子结合成难溶性碳化物,永久的固定在土壤中,避免了温室气体CO2重新返回到大气中,从而达到了减排的目的。 本文采用土柱淋溶模拟实验,研究长效碳酸氢铵及普通碳酸氢铵在土壤中的分解特性,以考察长效碳酸氢铵与普通碳酸氢铵固碳的实际可能性。实验表明,在相同的水流运动状况下,施用长效碳酸氢铵和普通碳酸氢铵后的一个星期左右,两者在土壤中的HCO3-、CO32-离子浓度基本相同,且主要集中在土壤表层。两个星期后,施用长效碳酸氢铵的土壤中HCO3-、CO32-离子浓度都明显高于相应的普通碳酸氢铵。而且,相比普通碳酸氢铵,施用长效碳酸氢铵的土壤中HCO3-、CO32-离子随着水流运动向下渗透的要深。施用长效碳酸氢铵后,HCO3-及CO32-离子可渗至土壤600mm~800mm深处,因此,可达到地下含水层,易与含水层中含量丰富的Ca2+、Mg2+离子生成稳定的CaCO3、MgCO3等沉淀物,从而达到永久固碳的目的。同时,与普通碳酸氢铵相比,施用长效碳酸氢铵的土壤中NH4+-N的含量要高,交换性Ca2+、Mg2+离子与NH4+离子置换产生的水溶性Ca2+、Mg2+离子(CO32-离子能与之结合成难溶性化合物CaCO3、MgCO3)也要多于普通碳酸氢铵。因此,施用长效碳酸氢铵比施用普通碳酸氢铵更有利于CO32-离子在土壤层中与Ca2+、Mg2+离子结合成CaCO3、MgCO3等沉淀物,从而达到在土壤中永久固碳的目的。因此可知在土壤固碳方面长效碳酸氢铵要优于普通碳酸氢铵。 采用实验与理论相结合的方法,建立了一个较为完善的溶质运移模型以用于描述土壤中HCO3-离子在多孔介质中的运移过程,并用实验结果进行了验证。数值计算结果与实验结果有较好的可比性。


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