技术导向:
农田土壤碳对于土壤肥力的形成和全球气候的变化均起着重要作用。如何高效和持续回收农田尾水排放过程中流失的碳和磷,是维持农田土壤碳稳定、实现农业绿色低碳循环发展、缓解磷面源污染所需要解决的关键性技术问题。
针对上述问题,来自上海师范大学环境与地理学院的方逗逗、钱嘉伟等成员搭建了一套以铁镁改性生物炭固碳固磷为核心技术的“铁镁改性生物炭材料-微生物-微藻”循环固碳固磷系统,固定水田系统流失的碳和磷,实现水田系统碳和磷的循环。该产品利用铁改性生物炭强化农田尾水中化能自养微生物的固碳能力,同时通过插入表面铺涂该生物炭的微藻负载棒富集尾水中的天然微藻,以实现产品内异养微生物所释放二氧化碳的光合固定。此外,在此基础上,小组成员加入又镁离子,镁离子高效的固定尾水中流失的磷,缓解磷污染。
产品运行流程为:农田尾水经集水区进入填料反应区,铁镁改性生物炭材料通过物理吸附、化学络合等作用固定尾水中可溶性有机碳、无机碳和磷,处理后的尾水经出水系统排出。同时,产品上部的微藻负载棒吸附尾水中微藻,进一步利用微藻光合固定反应区释放的二氧化碳。
该产品利用近自然方式固碳固磷,所用生物炭、微生物和微藻均由农业活动附带产生,无需额外耗能。同时,该产品可以提高尾水系统的生物和非生物固碳效率,并实现农田土壤碳的循环利用。试验结果表明,该产品可高效固定农田尾水中的有机碳和无机碳,总碳固定效率达到80%,固磷效率高达74.4%。
