Black carbon decomposition under varying water regimes

Black carbon decomposition under varying water regimes

Độ ổn định của black carbon có nguồn gốc sinh khối (BC) hay biochar như một kho C chu chuyển chậm trong chu trình C toàn cầu là một đặc tính quan trọng và có khả năng bị chi phối bởi điều kiện môi trường. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các chế độ nước (bão hòa, không bão hòa và luân phiên bão hòa–không bão hòa) và sự khác biệt của vật liệu BC, được tạo ra từ than hóa tàn dư ngô và gỗ sồi ở hai nhiệt độ (350°C và 600°C), đến sự phân hủy BC ở 30°C trong 1 năm theo thí nghiệm nhân tố đầy đủ. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sự mất C và dung lượng trao đổi cation tiềm năng (CECp ở pH 7) phụ thuộc đáng kể vào loại sinh khối. BC từ ngô vừa bị khoáng hóa (mất 16% C trong năm đầu) vừa bị oxy hóa [1000 mmol(+)/kgC] nhanh hơn đáng kể trong điều kiện không bão hòa so với các chế độ nước khác, trong khi BC từ gỗ sồi bị khoáng hóa nhanh nhất (12%) trong điều kiện luân phiên bão hòa–không bão hòa với mức độ oxy hóa tương tự nhau, không phụ thuộc chế độ nước. Trong 1 năm ủ ở điều kiện bão hòa, giá trị tỷ lệ O/C không tăng đáng kể (P > 0,05) mặc dù BC bị khoáng hóa 9% và CEC tăng 170 mmol(+)/kgC, trái ngược với các điều kiện không bão hòa và luân phiên bão hòa–không bão hòa. Trong khi quá trình khoáng hóa và oxy hóa giảm đáng kể ở nhiệt độ than hóa cao hơn đối với BC từ ngô, thì không có sự khác biệt đối với BC từ gỗ sồi (P > 0,05). Các điều kiện không bão hòa và luân phiên làm tăng các nhóm chức carboxyl và OH, đồng thời làm giảm các nhóm aliphatic. Giá trị pH tăng khoảng một đơn vị đối với BC từ ngô, nhưng giảm 0,2 đơn vị đối với BC từ gỗ sồi, cho thấy sự hòa tan khoáng mạnh của BC từ ngô. Sự mất C có tương quan chặt chẽ với sự thay đổi giá trị O/C của cả BC từ ngô và gỗ sồi, cho thấy oxy hóa BC rất có thể là cơ chế chính kiểm soát độ ổn định của nó. Tuy nhiên, trong điều kiện bão hòa, các cơ chế bổ sung có thể chi phối sự phân hủy BC và cần được nghiên cứu thêm.