隨著中國國民經濟的高速發展和城鄉人民生活水平的不斷提高 ,利用秸稈發電既有明顯的經濟和社會效益 ,又能保護環境 ,其利用前景將會越來越廣闊。 然而在展開以及各種生物質能轉化利用的投運,由堿金屬引起的各種問題開始逐漸暴露出來,且已成為阻礙生物質能源化轉化利用的一個主要障礙。
1：秸稈中堿金屬的來源
鉀是植物的常量營養元素 ,其質量分數大于1%。秸稈中堿金屬有2個來源 ,其一為秸稈本身所固有 ,由其在生長過程中吸附自土壤、地下水及大氣等 ;其二為生物質利用過程中混入的灰塵及土壤等。
1.1土壤中的鉀
鉀在地殼中的質量分數為 2. 6% ,為地殼中第7豐富的元素 ,也是巖石圈中第 4豐富的礦物質營養元素。土壤中潛在的有效鉀包括交換性鉀 、非交換性鉀和礦物鉀3種。其中 ,交換性鉀 0. 1% ～2% ,非交換性鉀 2% ～8% ,礦物態鉀 90% ～98% 。
1.2 植物中的鉀
鉀是植物體內含量最豐富的陽離子,它被根大量地吸收,并很快被運輸到植物體的上部。 鉀由植物頂部向下運轉到根系也是一個快速的過程,因此,鉀一旦被吸收便隨即分布于整個植物體內 ,并參與作物的正常生理代謝。鉀在植物體內是以離子態、可溶性鹽類或吸附在原生質表面的形式存在,而不是以有機化合物形式存在。在所有植物中,有90%的鉀以離子狀態存在于可溶于水或可進行離子交換的物質中。
1. 3 植物中的鈉
雖然土壤的含鈉量接近于含鉀量 ,但一般植物鈉的質量分數約0.1% ,僅為含鉀量的十分之一
1. 4 其他主要相關元素
氯。氯是高等植物生長發育所必需的重要微量元素之一 ,植物體內的氯主要以 Cl- 形式存在 ,它在光合作用水的光解過程中起活化劑作用,另外 ,根和葉的細胞分裂也需之參與。 土壤中的氯元素主要來自于雨水、海水倒灌、工業(尤其是核工業 )垃圾和空氣污染等。植物中積累的正常氯的質量濃度一般為0. 2%～2. 0% 。稻草中水溶性氯的質量分數為39% ,離子交換氯的質量分數為 61% ;麥稈中水溶性氯的質量分數為 60% ,離子交換氯的質量分數為 40% ;稻稈和麥稈中的氯全部以水溶性氯的形式存在。
硫。 硫是植物生長必需的礦物質營養元素之一 ,屬中量營養元素。植株從土壤中吸收硫元素的過程是逆濃度梯度的主動吸收 ,其主要以硫酸根的形式( SO4 2 - ) 進入植株體內。 硫元素的最初吸收與水分吸收同步且和蒸騰作用有關 ,其進入植株體內之后的運輸過程與蛋白質合成相聯系。 植株體中的硫可以分為有機硫和無機硫 ,絕大部分有機硫以蛋白質形式出現 ,少量以含硫氨基酸的形式存在 ,形態和含量比較穩定 ;無機硫則多以硫酸根的形式( SO4 2 - )在細胞中積累,含量隨著硫元素供應水平的變化存在很大的差異 ,既可以通過代謝合成為有機硫固定在細胞中,又可以轉移到其他部位被再次利用。
硅。 硅在植物生理上有一定的功能 ,是細胞壁的組成成分。在植物體中,硅存在的主要形態是水化無定形二氧化硅 ( SiO2 ·nH2O )及石英 ( SiO2 ) ,其次是硅酸和膠狀硅酸。 水化無定形二氧化硅也稱為硅膠或多聚硅酸。 木質部汁液中的硅是單硅酸 ,這說明在運輸過程中硅的形態未變。水稻是吸收硅酸最 多的植物,其吸收硅的形態主要是硅酸(H2 SiO4 ) ,進入植株體內后的硅大部分能變為難熔性的硅膠或多硅酸聚合體。水稻中硅膠的含量為硅質量分數的90% ～ 95% , 硅酸為硅質量分數的0. 5%～8. 0% ,膠狀硅酸為硅質 量 分 數 的 0 ～3. 3% 。
