在能源環(huán)境問題亟待解決的今天，生物質(zhì)作為一種廉價易得的可再生資源，逐漸成為世界資源的主導者。作者自2005年攻讀碩士研究生開始接觸生物質(zhì)資源，后歷經(jīng)碩博連讀、出國訪學以及高校工作，逐漸形成秸稈類生物質(zhì)資源應用的研究方向。此研究方向的形成也與作者所生長居住的河南省有很大關系。河南為農(nóng)業(yè)大省，秸稈類生物質(zhì)資源豐富。作者親眼見到秸稈的生長、收割、少量利用以及不恰當?shù)膩G棄甚至焚燒，所以非常希望將這一生命力旺盛、堅韌的可再生資源物盡其用。
本書得到了973計劃前期研究專項“秸稈類生物質(zhì)微生物高效轉(zhuǎn)化的基礎研究（2006CB708407）”、國家自然科學基金面上項目“秸稈生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)底物鹽酸.混合酶兩步水解催化動力學及機理（90610001）”、華北水利水電大學高層次人才科研啟動項目“秸稈類生物質(zhì)在環(huán)境能源領域的開發(fā)利用（201002031）”以及河南省自然科學基金面上項目“秸稈還田和作物輪作對添加秸稈生物炭的土壤中重金屬形態(tài)遷移及生物有效性的影響（182300410136）”的資助。本書第一部分秸稈類生物質(zhì)在能源領域的應用為作者攻讀碩博研究生階段的研究內(nèi)容；第二部分秸稈類生物質(zhì)在環(huán)境領域的應用為作者參加工作以后指導研究生工作的研究內(nèi)容，在此對為本書實驗內(nèi)容作出貢獻的王小敏和龔詩雯表示感謝。本書的完成得到了鄭州大學樊耀亭教授和華北水利水電大學劉秉濤教授的悉心指導和大力支持，在此表示衷心的感謝。同時感謝河南省水環(huán)境模擬與治理重點實驗室、河南省水體污染與土壤損害修復工程技術研究中心提供的支持和幫助。
本書除了介紹秸稈類生物質(zhì)資源在能源和環(huán)境領域的一些應用現(xiàn)狀和面臨的問題，還展示了作者在解決這些問題時所涉及的研究思路和研究內(nèi)容。希望本書能夠為秸稈類生物質(zhì)應用的研究者提供一些啟發(fā)，為秸稈類生物質(zhì)的應用貢獻一份綿薄之力。
在本書的撰寫過程中，作者參閱了大量相關文獻和資料，在此對相關作者致以誠摯謝意。由于作者水平有限，書中疏漏與欠妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
前 言
第一部分 能源領域
第1章 緒論 1
1.1 能源概述 1
1.1.1 能源的含義 1
1.1.2 能源的分類 2
1.1.3 能源的發(fā)展歷史 3
1.1.4 能源的利用現(xiàn)狀 6
1.1.5 生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀 19
1.2 秸稈類生物質(zhì)能源的應用現(xiàn)狀 24
1.2.1 秸稈發(fā)電技術 25
1.2.2 秸稈發(fā)酵技術 33
1.2.3 生物制氫 38
1.2.4 生物厭氧發(fā)酵制氫過程基本參數(shù) 46
1.2.5 生物厭氧發(fā)酵制氫中混合菌的預處理 49
1.2.6 秸稈類生物質(zhì)的生物厭氧發(fā)酵制氫 54
1.3 本部分的研究思路和主要內(nèi)容 61
第2章 實驗部分 62
2.1 引言 62
2.2 實驗設備 62
2.3 實驗材料 63
2.3.1 產(chǎn)氫實驗材料 63
2.3.2 纖維素酶制備實驗材料 64
2.4 實驗方法 65
2.4.1 產(chǎn)氫實驗方法 65
2.4.2 纖維素酶的制備步驟 65
2.4.3 纖維素粗酶對底物的預處理 65
2.5 分析方法 65
2.5.1 常見項目的分析方法 65
2.5.2 樣品中還原糖和淀粉的提取 66
2.5.3 纖維素酶活的測定 66
2.5.4 纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量的測定 67
2.5.5 氫氣產(chǎn)量的測定 68
2.5.6 揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）和醇的測定 68
2.5.7 產(chǎn)氫動力學模型 69
2.6 小結 70
第3章 生物質(zhì)發(fā)酵制氫過程基本參數(shù)考察 71
3.1 引言 71
3.2 底物的預處理對厭氧發(fā)酵制氫的影響 71
3.2.1 底物預處理時間對氫產(chǎn)量的影響 71
3.2.2 底物預處理時間導致厭氧發(fā)酵最佳初始pH值的變化 73
3.3 底物濃度和初始pH值對厭氧發(fā)酵制氫的影響 75
3.3.1 響應面實驗設計 75
3.3.2 實驗結果分析 75
3.4 厭氧發(fā)酵制氫過程中相關生態(tài)因子分析 81
3.5 小結 83
第4章 超聲波處理天然菌源對生物發(fā)酵制氫的影響 84
4.1 引言 84
4.2 實驗設計 84
4.2.1 超聲波的利用 84
4.2.2 超聲波條件優(yōu)化 85
4.2.3 對照實驗設計 86
4.2.4 產(chǎn)氫動力學模型的應用 86
4.3 超聲波處理消化污泥對發(fā)酵制氫的影響初探 86
4.4 超聲波處理條件的優(yōu)化 89
4.5 超聲波處理消化污泥發(fā)酵制氫過程中液相組分分析 92
4.6 超聲波處理消化污泥對生物制氫作用的機理分析 93
4.7 小結 95
第5章 纖維素粗酶的制備及其在秸稈生物發(fā)酵制氫中的應用 97
5.1 引言 97
5.2 纖維素粗酶的制備 98
5.2.1 固態(tài)發(fā)酵條件對纖維素酶活的影響 98
5.2.2 固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基組分的優(yōu)化 101
5.3 纖維素粗酶在生物發(fā)酵制氫中的應用 109
5.3.1 纖維素粗酶對玉米秸稈廢棄物的預處理 109
5.3.2 酶解秸稈的發(fā)酵生物產(chǎn)氫 110
5.4 小結 111
第6章 結論 113
6.1 本部分觀點總結 113
6.2 工作建議 114
參考文獻 116
第二部分 環(huán)境領域
第1章 緒論 128
1.1 水資源污染 128
1.1.1 污染現(xiàn)狀 128
1.1.2 重金屬廢水的污染特性及處理方法 129
1.1.3 農(nóng)作物秸稈去除廢水中重金屬的研究現(xiàn)狀 131
1.2 土壤污染 132
1.2.1 污染現(xiàn)狀 132
1.2.2 土壤重金屬形態(tài)的環(huán)境學意義 134
1.2.3 秸稈還田對土壤重金屬影響的研究現(xiàn)狀 137
1.3 本部分的研究思路和主要內(nèi)容 140
1.3.1 秸稈處理廢水中重金屬的研究 140
1.3.2 秸稈處理土壤中重金屬的研究 141
第2章 改性小麥秸稈對水溶液中銅離子的去除效果研究 142
2.1 實驗方法 142
2.1.1 試驗材料與儀器 142
2.1.2 吸附劑性質(zhì)表征方法 144
2.1.3 銅離子的測定方法：雙乙醛草酰二腙分光光度法 144
2.1.4 基本參數(shù)的表達及數(shù)學模型 145
2.2 氫氧化鈉改性小麥秸稈對溶液中Cu2+的靜態(tài)吸附研究 149
2.2.1 實驗材料 149
2.2.2 吸附劑的表征 149
2.2.3 實驗內(nèi)容 151
2.2.4 結果與分析 153
2.2.5 結論 163
2.3 氫氧化鈉和氯化鈉同時改性小麥秸稈對溶液中Cu2+的靜態(tài)吸附研究 164
2.3.1 正交試驗 164
2.3.2 吸附劑的表征 166
2.3.3 吸附實驗內(nèi)容 167
2.3.4 結果與分析 168
2.3.5 結論 175
2.4 小麥秸稈對銅離子動態(tài)吸附特性的研究 175
2.4.1 實驗裝置 176
2.4.2 實驗方法 177
2.4.3 結果與討論 177
2.4.4 本章小結 182
2.5 結論與展望 183
2.5.1 結論 183
2.5.2 展望 184
第3章 添加秸稈對污染土壤中重金屬Cu的轉(zhuǎn)化遷移影響 185
3.1 供試樣品概況及其測定 185
3.1.1 研究樣品采集情況及特點 185
3.1.2 主要實驗儀器及藥品 187
3.1.3 土壤理化性質(zhì)的測定 188
3.1.4 重金屬含量的測定 189
3.1.5 數(shù)據(jù)處理 191
3.2 干濕交替水分模式下農(nóng)田土壤重金屬Cu的形態(tài)轉(zhuǎn)化 194
3.2.1 引言 194
3.2.2 材料與方法 195
3.2.3 結果與討論 198
3.2.4 小結 211
3.3 添加秸稈對土壤重金屬Cu吸附與解吸特征的影響 212
3.3.1 引言 212
3.3.2 材料和方法 213
3.3.3 結果與討論 215
3.3.4 小結 225
3.4 污染土壤中Cu的淋溶特性及釋放動力學的模擬研究 226
3.4.1 引言 226
3.4.2 材料和方法 227
3.4.3 結果與討論 229
3.4.4 小結 234
3.5 總結和展望 235
3.5.1 主要結論 235
3.5.2 主要創(chuàng)新點和特色 236
3.5.3 不足與展望 236
第4章 結論 238
4.1 本部分觀點總結 238
4.2 工作建議 239
參考文獻 240
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