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生物炭老化及环境效应研究进展发布时间：2022-04-11T09:30:18.747Z 来源：《中国科技信息》2022年1月上作者：吉栋梁,黄兆琴[导读] 生物炭进入环境后在生物和非生物作用下发生老化现象，致使生物炭特性发生改变，进而影响其环境效应。
本文在阐释生物炭的物理、化学及生物老化的研究方法基础之上，综述了老化作用对生物炭本身的性质、土壤腐殖物质结构和组成以及重金属和有机污染物迁移转化的影响，从未来开展老化生物炭相关研究和生物炭实际应用的角度提出展望。
江苏开放大学环境生态学院吉栋梁,黄兆琴南京 210017摘要：生物炭进入环境后在生物和非生物作用下发生老化现象，致使生物炭特性发生改变，进而影响其环境效应。
本文在阐释生物炭的物理、化学及生物老化的研究方法基础之上，综述了老化作用对生物炭本身的性质、土壤腐殖物质结构和组成以及重金属和有机污染物迁移转化的影响，从未来开展老化生物炭相关研究和生物炭实际应用的角度提出展望。
关键词：生物炭；老化；环境效应Research progress on Biochar Aging and its Environmental ImplicationsJI Dongliang Huang ZhaoqinCollege of Environment and Ecologic, Jiangsu Open University, Nanjing, 210017, ChinaAbstract: When biochar enters the environment the biological and abiotic processes can change its physical and chemical properties. On the basis of explain the physical, chemical and biological aging research methods of biochar, the effects of aging on properties of biochar, structure and composition of soil humus, migration and transformation of heavy metals and organic pollutants were reviewed. Finally the prospects about stability functional effects of biochar after being applied are proposed. It is emphasized that the dynamic changes of biochar properties should be fully considered during its use and management.Key words: biochar; aging; Environmental Implications生物炭是生物质在完全或部分缺氧的条件下热解而形成的稳定富碳物质[1]。
化学老化对Zn改性生物炭性质及吸附Pb^(2+)的影响吴宇茜;韩琳希;钱敏;朱自洋;王丽;段文焱;陈芳媛【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】本文采用60及90℃非生物化学老化方法,对ZnSO_(4)浸渍改性生物炭(PRZn)进行了为期6个月的老化试验.通过元素分析仪,比表面积分析仪,X射线光电子能谱法和傅里叶红外光谱等手段明确老化后生物炭性质的变化特点,并利用等温吸附实验比较老化对Zn改性生物炭Pb^(2+)吸附性能的差异.结果表明,化学老化过程会生成活性自由基,显著增加生物炭表面含氧官能团的数量,导致500℃制备的PRZn老化后比表面积显著提高(从24.67m^(2)/g提升到85.51m^(2)/g),改性引入的Zn氧化物从晶型结构转化为有机结合态,因此,PRZn经60℃老化后,其对Pb^(2+)的吸附量从31.18mg/g提高至47.70mg/g.但经90℃老化后,700℃制备的PRZn吸附量变化不大,这主要是老化过程中产生的活性氧化物质在90℃下发生自猝灭过程,且700℃制备的PRZn碳结构相对稳定,导致老化后含氧官能团的量没有显著升高而比表面积下降.本研究结果将为改性后老化生物炭在铅污染土壤中的长期利用提供具体理论依据.【总页数】11页(P803-813)【作者】吴宇茜;韩琳希;钱敏;朱自洋;王丽;段文焱;陈芳媛【作者单位】昆明理工大学环境科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】X53【相关文献】1.改性硅藻土对废水中Pb^2+、Cu^2+、Zn^2+吸附性能的研究2.KMnO_4溶液中改性花生壳水热炭的形成、表征及其对Pb^(2+)的吸附性质3.改性沸石对电镀废水中Pb^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)的吸附4.改性稻壳生物炭对水体Cu^(2+) 、Zn^(2+) 的吸附特性与机制研究5.改性生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附性能及机理研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生态环境学报 2019, 28(9): 1907-1914 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金项目（41807082；41771331）作者简介：袁海静（1989年生），女，博士后，研究方向为土壤碳氮循环与温室气体排放。
E-mail: yhjxxyj@*通信作者：秦树平（1983年生），男，教授，博士，研究方向土壤反硝化机制。
E-mail: qinshuping@收稿日期：2019-05-02生物炭的老化及其对温室气体排放影响的研究进展袁海静，邓桂森，周顺桂，秦树平*福建农林大学资源与环境学院/福建省土壤环境健康与调控重点实验室，福建 福州 350002摘要：生物炭是生物质在无氧或限氧条件下经高温热解后产生的多孔富碳物质，其被广泛施加到土壤中改良土壤性质，调节温室气体排放。
生物炭施入土壤后，长期受外界物理、化学和生物等环境作用导致生物炭性质发生缓慢改变，这个过程称为生物炭的老化。
文章综述了原位生物炭自然老化和实验室模拟老化的方法以及老化后生物炭理化性质的变化，从理化性质变化的角度论述了生物炭老化过程对二氧化碳（CO 2）、甲烷（CH 4）和氧化亚氮（N 2O ）这3种温室气体排放的影响，并初步解释生物炭老化过程对增加或减少温室气体排放的可能机制。
主要内容如下：生物炭老化方法可以分为自然老化和人工模拟老化，模拟老化方法包括生物、物理和化学老化。
生物炭发生老化后，生物炭的比表面积（SSA ）和孔容根据老化强度而有不同变化，自然或人工模拟的温和老化方法使生物炭表面上有新的纳米微孔生成，生物炭SSA 增加，而使用强酸或强氧化剂的强烈老化方式可破坏生物炭孔隙结构，导致SSA 和孔容下降。
从化学性质方面来讲，生物炭C/N 比随老化过程而降低，但是O/C 比却随老化过程而升高；此外，当生物炭老化时，生物炭表面含氧官能团增加，例如羧基、羰基和酚基等，这些含氧基团可以和阳离子结合形成羧酸盐和酚盐，同时释放H +，导致老化生物炭的pH 值降低。
生物炭老化及其对重金属吸附的影响机制生物炭的老化及其对重金属吸附的影响机制生物炭，指以生物材料如植物、动物畜产品、无机添加物等为原料，经高温煅烧而成的具有多孔结构的碳质材料。
可以用来处理污水中有毒有害物质、病原微生物和重金属元素等，可以消除水体中的污染物，这是由其具有的多孔结构和高比表面积之所以起的作用。
随着生物炭的使用，它们经历着老化的过程。
这种老化过程会对生物炭的物理性质和化学性质造成影响，包括颗粒形状、结构、气体吸附能力、表面形态、内部吸附/渗透性能、活性组分和稳定性等。
这些性质变化会影响生物炭对污染物吸附机制，从而影响生物炭的除污能力。
而生物炭老化对重金属吸附也有重要影响。
污水中的重金属离子首先会附着到生物炭表面的静电容量的位置，包括铝、硫酸根离子、水酸根离子、聚羟基醛和其他有机物，然后紧随其后的是表面活性基团，直到其他物质和饱和物质达到空间最终饱和，这些重金属离子才能完全与生物炭表面结合。
而生物炭老化会影响表面形态、气体吸附能力、静电容量和活性比表面等，会造成表面结合性能的降低，从而影响重金属离子的吸附，从而影响生物炭的除污能力。
此外，生物炭老化也会影响生物炭的稳定性，从而影响生物炭的可用性。
生物炭被从水中提取出来、碱性烧结后产生的有机物易受湿气和高温性腐蚀，当生物炭老化时，它们在几十摄氏度高温下产生大量热反应，产生硫酸根离子、硝酸根离子等，从而破坏生物炭的形态和结构，影响生物炭的颗粒大小和稳定性，大大降低生物炭处理污水的效果。
鉴于以上原因，防止生物炭老化对于提高生物炭处理污水效果很重要。
目前，人们通过加入高效双氧水或氯化钠等非离子表面活性剂及碳酸钙等结构稳定剂，增加生物炭之间结合力和稳定性，达到提高生物炭处理污水效能，延长生物炭的使用寿命的目的。
生物炭老化及其对重金属吸附的影响生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用，进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。
生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象，致使生物炭特性发生改变。
下文阐述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响，以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。
老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。
老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC 含量增加会促进其对重金属的吸附；而比表面积和pH 的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。
前言生物炭（bio）是由生物质在完全或部分缺氧的状态下热解（通常<700 ℃）产生一类含碳量较高且高度芳香化固态物质。
近年来，生物炭在固碳减排、土壤改良和污染修复等方面的环境效应和生态效应已经引起广泛关注。
自然界中生物炭作为森林火灾的残留物具有很长的寿命可以在土壤生态系统中保存时间超过10000 年，但也有研究人员指出，生物炭的平均残留时间最少只有19 年。
因此，生物炭在进入环境以后，可能在生物、非生物过程中被很快降解，或者至少是表面迅速氧化，而这样的过程无疑对生物炭的环境功效产生影响。
研究者初步证实，生物炭老化后一方面其表面含氧官能团（如羟基、酚羟基等）的增加可以促进其对重金属的吸附，而另一方面其比表面积和pH 的降低会导致生物炭对重金属吸附量降低，那么老化过程对生物炭特性的改变及其对重金属吸附的促进或降低机制如何? 这个问题还亟待研究解决。
本文在阐述老化作用对生物炭特性影响的基础上，综述了老化作用对生物炭吸附重金属的影响机制，并提出生物炭的老化及其对重金属吸附影响进一步研究的相关科学问题。
一、老化作用对生物炭特性的影响1 原料来源及热解温度对老化生物炭特性的影响生物炭原料来源非常广泛，常见的有木屑、秸秆、竹屑、稻壳等，也有动物粪便、沉积物、污泥等，其主要组分是木质素、纤维素、半纤维素和无机矿物组分。
生物炭改良重金属污染土壤的机理及潜在风险作者：叶嫣然等来源：《广东蚕业》 2020年第5期DOI：10.3969/j.issn.2095-1205.2020.05.19叶嫣然刘橦昕邢钟月（河南大学河南开封 475000）摘要近年来，土壤中重金属污染成了我国乃至全球环境科学等领域的研究热点之一。
利用生物炭对土壤中的重金属污染进行改良，并不只有好处，也存在一定潜在风险。
文章对生物炭进行了介绍，概括了生物炭与土壤中污染物的作用机理，对生物炭的优点以及潜在风险进行阐述，对生物炭现在存在的问题以及未来的发展方向进行了讨论。
关键词生物炭；土壤污染；重金属中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:2095-1205(2020)05-39-02中国大多数地区广泛存在被重金属（重金属）污染的土壤，且浓度较高。
城市地区的铬、铜、铅和锌，往往超过背景值。
大量研究表明，生物炭能有效降低重金属在污染土壤中的迁移率/生物利用度，从而被作物吸收，这些都可以改善植物的生长。
然而，引起生物炭影响的重金属迁移率/生物利用度的根本机制以及与生物炭应用相关的潜在风险尚不清楚。
这些差距可能会妨碍人们了解对生物炭改良过的土壤中金属的风险以及将生物炭用于修复目的。
1 生物炭的性质1.1 物理性质生物炭的原料来源广泛，包含各种生物质，如木材废料、城市垃圾、污水污泥和农业废料，不同原料提取的生物炭具有不同的物理性质，生物炭的比表面积因其原料类型而异。
同时，生物炭作为添加剂使用时，其特性也会受到影响和改变。
在堆肥过程中，生物炭的芳香核心没有改变，但由于C、N和其他植物可利用的营养物质对微孔的堵塞，生物炭的表面积会减少。
1.2 化学性质生物炭的化学性质主要与养分保留能力相关。
原料类型和热解温度是决定生物炭性能的两个主要因素，包括表面性能、结构、元素组成、氧化还原能力、电导率、pH值、阳离子等。
交换能力（阳离子交换量）和挥发性有机化合物（VOCs）。
Research progress on the fixation effect of biochar aging on heavy metals in soilHUANG Xiaoya 1,2，LI Lianfang 1,2*，ZHU Changxiong 1,2（1.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.Key Laboratory of Agro-Environment,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Beijing 100081,China ）Abstract ：As an environment-friendly and stable passivation material,biochar has become effective for remediating heavy metals in soil due to its large specific surface area and abundant oxygen-containing functional groups.However,in addition to its own characteristics,the immobilization capacity and fixation effect of biochar （modified ）on heavy metals are affected by the aging process of biochar andsurrounding environmental conditions,which lead to changes in the stability and persistence of biochar （modified ）to immobilize heavy metals in soil,thus affecting the passivation performance of biochar.In this study,the current progress of biochar （modified ）and its agingproducts on the immobilization of heavy metals in soil was reviewed.The mechanisms and factors of biochar and its aging products influencing the immobilization of heavy metals in soil were analyzed along with the possible long-term effects of biochar and its aging process.Moreover,future research and development trends of the immobilization technology of biochar are prospected to meet the needs ofremediation and related auxiliary technology of soil contaminated with heavy metals by utilization of biochar amendments.Keywords ：heavy metals;biochar;aging;pH value;oxygen-containing functional groups生物炭老化对土壤重金属的固定效应研究进展黄晓雅1，2，李莲芳1，2*，朱昌雄1，2（1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081；2.农业农村部农业环境重点实验室，北京100081）收稿日期：2020-10-23录用日期：2021-01-11作者简介：黄晓雅（1997—），女，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，从事环境污染与修复研究。
干湿交替下生物炭老化对土壤中镉固定的影响目录1. 内容描述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 相关研究综述 (4)2. 研究方法 (5)2.1 实验材料 (6)2.2 实验设计 (7)2.3 测试方法 (8)2.4 数据处理与分析方法 (9)3. 干湿交替下生物炭的老化 (10)3.1 干湿交替定义 (11)3.2 生物炭老化过程 (11)3.3 实验流程 (12)4. 土壤中镉固定机制 (13)4.1 镉污染及其危害 (14)4.2 土壤中镉的迁移转化过程 (16)4.3 镉固定机制解析 (17)5. 实验与结果分析 (18)5.1 实验设计与步骤 (20)5.2 数据记录与整理 (21)5.3 数据分析 (22)5.3.1 干湿交替速率对生物炭老化的影响 (23)5.3.2 生物炭老化对土壤 (24)5.3.3 生物炭老化对土壤微生物的影响 (25)5.3.4 生物炭老化对土壤镉固定能力的影响 (26)1. 内容描述本文档旨在探讨在干湿交替环境下，生物炭老化过程对土壤中镉固定作用的影响。
生物炭作为一种环境友好型材料，在农业土壤改良及重金属污染修复中展现出巨大潜力。
然而，其在实际应用中的长期效果，尤其是受不同水分条件影响下的变化规律尚不明确。
本研究通过模拟自然条件下干湿交替的环境，分析了不同老化阶段的生物炭对土壤中镉的吸附与解吸行为，以及这种变化对土壤理化性质的影响。
研究结果不仅有助于深化对生物炭在重金属污染土壤修复中作用机制的理解，还为优化生物炭的应用策略提供了科学依据。
文章首先介绍了研究背景和目的，随后详细描述了实验设计与方法，包括生物炭的制备、老化处理、土壤样品的选择及镉污染水平的设定等。
接着，对实验结果进行了深入分析，讨论了干湿交替条件下生物炭老化对镉固定效率的影响及其可能的机理。
基于实验发现提出了未来研究方向和实践建议。
1.1 研究背景随着工业化和城市化进程的加快，土壤污染问题日益突出，其中重金属镉的污染尤为严重。
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄［１０６］ＨａｒｍｓＫ，ＡｔｚｏｒｎＲ，ＢｒａｓｈＡ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆａｆｌａｘａｌｌｅｎｅｏｘｉｄｅｓｙｎｔｈａｓｅｃＤＮＡｌｅａｄｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｄｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｊａｓｍｏｎｉｃａｃｉｄ（ＪＡ）ｌｅｖｅｌｓｉｎｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｐｏｔａｔｏｐｌａｎｔｓｂｕｔｎｏｔｔｏａｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆＪＡ－ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｇｅｎｅｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＣｅｌｌ，１９９５，７（１０）：１６４５－１６５４．［１０７］张润吉，黄熙瀛，向泉桔，等．外源茉莉酸甲酯诱导对香菇多糖代谢及关键酶基因表达的影响［Ｊ］．菌物学报，２０２０，３９（１２）：２３３８－２３４５．［１０８］张 悦．茉莉酸甲酯对甘遂黄酮积累的影响及ＥｋＦＬＳ（黄酮醇合成酶）基因功能验证与表达调控研究［Ｄ］．西安：西北大学，２０２０．［１０９］高文杰．茉莉酸甲酯诱导下神农香菊萜类物质合成相关基因的挖掘及功能分析［Ｄ］．哈尔滨：东北林业大学，２０１９．［１１０］ＬｉＹ，ＬｉｎＹ，ＪｉａＢ，ｅｔａｌ．Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｖｅａｌｓｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｍｅｔｈｙｌｊａｓｍｏｎａｔｅ－ｍｅｄｉａｔｅｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｐｒｏｔｏｐａｎａｘａｄｉｏｌ－ｔｙｐｅｓａｐｏｎｉｎｓｉｎＰａｎａｘｎｏｔｏｇｉｎｓｅｎｇｌｅａｖｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＢｉｏｌｏｇｙ，２０２２，６５：２９－４１．［１１１］ＬｉｕＤＱ，ＺｈａｏＱ，ＣｕｉＸＭ，ｅｔａｌ．ＡｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓｕｎｃｏｖｅｒｓＰａｎａｘｎｏｔｏｇｉｎｓｅｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏＦｕｓａｒｉｕｍｓｏｌａｎｉｉｎｄｕｃｅｄｂｙｍｅｔｈｙｌｊａｓｍｏｎａｔｅ［Ｊ］．Ｇｅｎｅｓ＆Ｇｅｎｏｍｉｃｓ，２０１９，４１（１２）：１３８３－１３９６． ［１１２］ＨａｏＤＣ，ＣｈｅｎＳＬ，ＯｓｂｏｕｒｎＡ．ＴｅｍｐｏｒａｌｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｍｅｔｈｙｌｊａｓｍｏｎａｔｅｉｎＳａｌｖｉａｓｃｌａｒｅａ［Ｊ］．Ｇｅｎｅ，２０１５，５５８（１）：４１－５３．［１１３］ＹｉＳＹ，ＳｏｎｇＸＷ，ＹｕＷＹ，ｅｔａｌ．ＤｅｎｏｖｏａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＭｏｍｏｒｄｉｃａｃｈａｒａｎｔｉａｓｅｅｄｌｉｎｇｓｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｍｅｔｈｙｌｊａｓｍｏｎａｔｅｕｓｉｎｇ４５４ｐｙｒｏｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ［Ｊ］．ＧｅｎｅＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＰａｔｔｅｒｎｓ，２０２１，４０：１１９１６０．侯新蕊，陈慧杰，杨士红，等．干湿循环老化生物炭及其对农业生产与农田环境的影响研究进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（１１）：１１－１９．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．１１００２干湿循环老化生物炭及其对农业生产与农田环境的影响研究进展侯新蕊１，陈慧杰２，杨士红１，江赜伟１，许 伊１（１．河海大学农业科学与工程学院，江苏南京２１００９８；２．山东省临沂市森林湿地保护中心，山东临沂２７６０３７） 摘要：生物炭在农田固碳、温室气体减排、土壤改良、土壤肥力提高和面源污染治理方面的作用逐渐得到认可，然而其在土壤中并不是一成不变的，会发生老化，而老化作用又导致其理化性质和表面结构发生明显改变。
生物炭老化对土壤Zn钝化的影响研究Research theEffect of biochar aging on soil Zn passivation Aging effect of biochar on soil zinc passivation生物炭对土壤锌的钝化效果老化Study on the influence of soil Zn passivation aging of biochar1.课题来源及研究的目的和意义摘要：土壤是人类赖以生存，发展的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。
随着经济的迅速发展，人类活动对土壤环境日益加剧的干扰导致土壤环境质量下降，进入土壤中的重金属污染物质逐渐积累，土壤重金属污染日益加剧，最终对食品安全和人体健康产生威胁，对土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。
本文重点综述了生物炭老化对土壤中Zn钝化作用的影响,分析生物炭作为土壤添加剂老化时间对土壤pH值，DOC，总C，总N。
重金属全量以及土壤中Zn的各个形态含量变化的影响效应，为生物炭在土壤中的应用研究提供依据，对今后研究的重点进行展望。
前言重金属污染土壤的修复有移位修复，原位修复，化学修复，生物修复等方法。
原位修复比移位修复生快速，高效，投资抵，成本低，技术要求低等特点；生物修复方法比化学修复低成本，低污染，所以研究原位的生物修复剂成为热点。
物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。
[近年来，生物炭作为良好的重金属污染土壤的修复剂，土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。
生物炭具有高比表面积、孔隙率和离子交换能力，有很强的稳定性和吸附性可以吸附固定重金属，其作为改良剂修复重金属污染土壤具有可行性。
用生物炭的固持作用改变重金属污染物在土壤中的化学形态和迁移方式，钝化重金属，从而降低重金属的生物有效性和迁移性，减少植物对重金属的吸收，对于修复土壤重金属污染具有很大的潜力。
生物质炭对农田土壤腐殖质的影响——Meta分析邓倩;马娟娟;孙西欢;郑利剑;武洪翔;李旭峰;安江龙【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2024(56)1【摘要】为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。
结果表明:与对照相比,添加生物质炭显著提高了砂土腐殖质中的胡敏酸和胡敏素含量,平均提高幅度分别为18.6%和92.2%;增加了中性、碱性土壤中的胡敏酸含量,平均增幅分别为12.5%和13.7%;施用裂解温度为500~600℃的生物质炭对于土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量的提升幅度最大,平均增幅分别为22.6%、14.1%和68.5%;生物质炭添加量为20~40 t/hm2条件下,显著提高了土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量,平均增幅分别为23.7%、6.9%和84.6%;生物质炭施入土壤3个月内,胡敏酸含量显著升高,平均增幅为29.5%,在3个月到1年内增幅逐渐降低,1年后增幅又逐渐升高;生物质炭施入土壤6个月内,胡敏素含量增幅最高,平均为72.2%;随着生物质炭施用时间延长,土壤胡敏素含量的增幅逐渐降低。
综上所述,施用裂解温度为500~600℃的生物质炭,在短期内对中性或碱性条件下的砂土及壤土中的腐殖质含量有较好的提升效果,随着施入时间的延长,该效果会逐渐稳定。
【总页数】7页(P42-48)【作者】邓倩;马娟娟;孙西欢;郑利剑;武洪翔;李旭峰;安江龙【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】S156.2【相关文献】1.生物炭施用下中国农田土壤N2O排放的Meta分析2.Meta分析生物质炭对中国主粮作物痕量温室气体排放的影响3.添加生物质炭对黄土高原旱作农田土壤养分、腐殖质及其组分的影响4.生物质炭对马铃薯农田土壤养分及产量的影响5.田间老化生物质炭对黄土高原旱作农田土壤有机氮组分的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
老化生物炭对小白菜积累重金属的影响刘艳;王聪颖;史志明;杨斌【摘要】[目的]生物炭对土壤中的重金属具有较强的吸附固定能力,能够降低重金属的植物可累积性.生物炭进入土壤后,在各种生物及非生物氧化作用下发生老化,而老化后的生物炭对土壤重金属的有效性以及对植物累积重金属的影响等方面的研究较少.[方法]本研究以氧化剂-干湿-冻融交替循环的方法对新鲜制备的生物炭(原始炭)进行老化,比较生物炭老化前后的阳离子交换量(CEC)、元素含量和表面官能团等参数的变化,并通过盆栽实验,探究生物炭老化前后对小白菜积累重金属(Pb、Cu、Cd)的影响.[结果]结果显示:与原始炭相比,老化作用能够增加生物炭的CEC、O/C值以及生物炭表面羟基和羰基的数量.相比未添加炭处理(对照组),老化炭的施用显著增加了土壤pH值和有机质含量(P<0.05).而老化炭对土壤重金属有效态含量表现为显著降低,且施加量越大,效果越明显.即相比对照,5％老化炭处理下土壤中Pb、Cu、Cd的减少率分别为12.42％、11.67％、11.21％.相应地,老化炭的添加显著降低了小白菜体内重金属累积量(P<0.05),即未添加炭处理中小白菜体内Pb、Cu、Cd的含量分别为24.33 mg·kg-1、28.8 mg·kg-1、0.2 m g·kg-1,而在5％老化炭处理下小白菜体内Pb、Cu、Cd的含量各减少至3.33 mg·kg-1、7.23 mg·kg-1、0.03 mg·kg-1.[结论]因此,老化生物炭依然能有效降低土壤重金属的生物有效性,说明生物炭对重金属污染土壤的修复具有一定的长期稳定性.【期刊名称】《山西农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】7页(P58-64)【关键词】生物炭;老化;表面官能团;重金属;生物有效性【作者】刘艳;王聪颖;史志明;杨斌【作者单位】山西大学环境与资源学院,山西太原 030006;山西大学环境与资源学院,山西太原 030006;山西大学环境与资源学院,山西太原 030006;山西省农业科学院小麦研究所,山西临汾041000【正文语种】中文【中图分类】X53重金属是一类重要的污染物，广泛分布于土壤、水体等环境介质中，具有持久性、高累积性，致使生物毒性效应不断富集放大[1,2]。
生物炭及其老化对农田NH_(3)挥发及N_(2)O排放的影响张聪;王震洪【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2024(44)4【摘要】生物炭具有减缓农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的重要潜力,但在施入环境后常常存在“老化”现象,这为其缓解全球变暖的长期有效性带来了不确定性。
为了探明生物炭的长期效应,人工加速模拟了自然界中水分、温度、氧气、土壤矿物质及微生物多种老化因素,结合多元表征手段对比不同老化方式对生物炭性质的影响,利用主成分分析法建立新的生物炭性质综合指标来反映老化强度。
再通过大田控制试验,采用原位通气法和静态箱-气相色谱法监测夏玉米生长周期内老化前后生物炭施用对农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,为生物炭的可持续应用提供科学依据。
结果表明,老化过程增加了原生物炭(BC)的氧含量、比表面积(SBET)、总孔容(Vt)及含氧官能团数量,降低了灰分、碱性、碳含量、平均孔径及其芳香性,各老化作用强度排序为:氧化老化生物炭(OBC)>矿化老化生物炭(KBC)>微生物老化生物炭(MBC)>干湿循环老化生物炭(WBC)>冻融循环老化生物炭(FBC)>BC。
生物炭的添加减少了13.57%-29.50%的NH_(3)挥发量。
与BC相比,OBC和KBC分别显著降低了14.71%和9.38%的NH_(3)挥发(P<0.05),MBC降低了3.38%的NH_(3)挥发(P>0.05)。
相反,WBC和FBC分别增加了4.55%和2.72%的NH_(3)挥发(P>0.05)。
同时,生物炭的添加降低了22.36%-40.43%的N_(2)O排放量。
其中,BC减排效果最优,老化作用均削弱了原生物炭对N_(2)O的减排效应。
与BC相比,OBC和KBC显著增加了30.34%和26.36%的N_(2)O排放量(P<0.05),MBC、FBC和WBC分别增加了19.96%、18.29%和10.92%的N_(2)O排放量(P>0.05)。
生物质炭对农田土壤腐殖质的影响——Meta分析邓倩;马娟娟;孙西欢;郑利剑;武洪翔;李旭峰;安江龙【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2024(56)1【摘要】为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。
结果表明:与对照相比,添加生物质炭显著提高了砂土腐殖质中的胡敏酸和胡敏素含量,平均提高幅度分别为18.6%和92.2%;增加了中性、碱性土壤中的胡敏酸含量,平均增幅分别为12.5%和13.7%;施用裂解温度为500~600℃的生物质炭对于土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量的提升幅度最大,平均增幅分别为22.6%、14.1%和68.5%;生物质炭添加量为20~40 t/hm2条件下,显著提高了土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量,平均增幅分别为23.7%、6.9%和84.6%;生物质炭施入土壤3个月内,胡敏酸含量显著升高,平均增幅为29.5%,在3个月到1年内增幅逐渐降低,1年后增幅又逐渐升高;生物质炭施入土壤6个月内,胡敏素含量增幅最高,平均为72.2%;随着生物质炭施用时间延长,土壤胡敏素含量的增幅逐渐降低。
综上所述,施用裂解温度为500~600℃的生物质炭,在短期内对中性或碱性条件下的砂土及壤土中的腐殖质含量有较好的提升效果,随着施入时间的延长,该效果会逐渐稳定。
【总页数】7页(P42-48)【作者】邓倩;马娟娟;孙西欢;郑利剑;武洪翔;李旭峰;安江龙【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】S156.2【相关文献】1.生物炭施用下中国农田土壤N2O排放的Meta分析2.Meta分析生物质炭对中国主粮作物痕量温室气体排放的影响3.添加生物质炭对黄土高原旱作农田土壤养分、腐殖质及其组分的影响4.生物质炭对马铃薯农田土壤养分及产量的影响5.田间老化生物质炭对黄土高原旱作农田土壤有机氮组分的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物炭老化对土壤Zn钝化的影响研究
Research the
Effect of biochar aging on soil Zn passivation Aging effect of biochar on soil zinc passivation
生物炭对土壤锌的钝化效果老化
Study on the influence of soil Zn passivation aging of biochar
1.课题来源及研究的目的和意义
摘要：土壤是人类赖以生存，发展的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。
随着经济的迅速发展，人类活动对土壤环境日益加剧的干扰导致土壤环境质量下降，进入土壤中的重金属污染物质逐渐积累，土壤重金属污染日益加剧，最终对食品安全和人体健康产生威胁，对土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。
本文重点综述了生物炭老化对土壤中Zn钝化作用的影响,分析生物炭作为土壤添加剂老化时间对土壤pH值，DOC，总C，总N。
重金属全量以及土壤中Zn的各个形态含量变化的影响效应，为生物炭在土壤中的应用研究提供依据，对今后研究的重点进行展望。
前言
重金属污染土壤的修复有移位修复，原位修复，化学修复，生物修复等方法。
原位修复比移位修复生快速，高效，投资抵，成本低，技术要求低等特点；生物修复方法比化学修复低成本，低污染，所以研究原位的生物修复剂成为热点。
物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。
[近年来，生物炭作为良好的重金属污染土壤的修复剂，土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。
生物炭具有高比表面积、孔隙率和离子交换能力，有很强的稳定性和吸附性可以吸附固定重金属，其作为改良剂修复重金属污染土壤具有可行性。
用生物炭的固持作用改变重金属污染物在土壤中的化学形态和迁移方式，钝化重金属，从而降低重金属的生物有效性和迁移性，减少植物对重金属的吸收，对于修复土壤重金属污染具有很大的潜力。
（锌是人体必须的微量元素之一含量小，功效大，参加了人体内二百多种酶的组成，被誉为“生命之花”。
但也并非是多多益善，摄入过量降低人体的免疫功能，引起高血压及冠心病，贫血，起恶，心呕吐，上腹部不适等消化道反应，重者可致胃溃疡，出血，甚至穿孔,可引起锌中毒。
）
目前生物炭对汞，铬，镉，铅，砷等重金属污染修复的研究多，而对锌污染修复的研究极少，（而Zn污染引起的危害也很大。
摄入过多的锌就会发生急性锌中毒，导致上腹疼痛，腹泻、恶心、呕吐等胃肠道症状，）所以研究了生物炭对土壤中Zn钝化作用的影响。
土壤中锌钝化效应与生物炭在土壤中的老化时间有密切关系。
针对生物炭老化对土壤锌钝化的影响方面研究的不足，因此进行这方面的影响研究具有重要的意义。
为了修复锌污染土壤，防止或减少锌污染引起的锌中毒事件的发生，为生物炭老化在土壤重金属修复中的应用研究提供研究方向和依据。
给国内外锌污染地区开展生物炭钝化修污染土壤提供参考。
2. 国内外的研究现状及分析
2.1国外的研究现状及分析
在20世纪80年代以前，全球关于生物炭的科学研究论文极少，也尚未充分认识到生物炭的重要性。
20世纪80年代，虽然日本人用生物炭作为盆景植物土壤的改良剂及作为生物菌肥的载体，并有研究论文发表[3]。
但是全球真正科学认识生物炭开始于20世纪90年代中期。
为了应对气候变暖，在寻求更有效降低大气二氧化碳浓度及化石燃料碳排放的技术过程中，科学家从Terra Preta研究中认识到了生物炭作为二氧化碳俘获和碳封存剂的重要性，从此有关生物炭改良土壤及改善肥料性能及效益的研究日益增多，全球关于生物炭的期刊科研论文数从2000年的2篇左右上升到2009年约80篇以上，且仍呈增长趋势，随之生物炭成为全球科学研究和媒体关注的焦点。
随着炼锌技术不断提升，锌原料消耗巨大，但回收锌越来越少，从而导致渗入到土壤中的重金属锌越来越多，相应地锌污染问题就突出，在工业发达国家发现得早所以研究的早。
在国外研究生物炭老化对土壤Zn钝化的影响研究
2.2 国内的研究现状及分析
目前对于生物炭对土壤修复效果方面的研究，大多只对多见的重金属或
针对单一的因素进行研究，而对少见的和多因素研究情况少之又少，很多生物炭对重金属修复效果方面的研究空间还处于空白状态。
3.主要研究内容及创新点；
（一）模拟实验方案
本实验采用大棚室内培养方法进行。
根据土壤环境质量国家标准（GB 15618-1995），将土壤模拟成二级污染土壤，模拟后的土壤性质如下。
平衡一个星期后混入一定比例的生物炭。
实验共设置5种钝化修复方案：（1）CK (对照，不添加生物炭)；（2）B1 (生物炭，5g/kg)；（3）B2 (生物炭，10g/kg)；（4）B3 (生物炭，20g/kg)；（5）B4 (生物炭，50g/kg)。
为了消除试验系统误差，尽可能较少随机误差，每组设置5个重复，总共75个，每个塑料盆装土壤1kg。
湿度通过浇水保持为土壤最大持水量的70%，湿润状态分为恒湿状态（每天称重浇水）和干湿状态（每隔10天称重浇水）。
分别在培养时间为分别为30天和60天和150天。
培养实验结束后将土壤与生物炭分离，所有土壤自然风干过20目筛，称取适量土样测定土壤pH 值，DOC，总C，总N。
重金属全量以及将重金属形态分级，测定土壤中Zn的各个形态含量。
（二）课题研究的方法
通过查询资料，比较研究，结合理论知识，通过具体的大棚培养实验进行分析研究了本次课题的研究。
土壤pH值用去除CO2的去离子水亲提，振荡，静置再用pH电极测定上清液，DOC把培养的土壤用离子水亲提，振荡，离心后取上清液测定；总C，总N。
土壤中重金属Zn全量以及Zn的各个形态含量测定，同样用去离子水亲提土样，振荡，离心，过滤后取上清液采用原子吸收分光光度计测定。
实验数据采用Excel 2010进行处理，利用SPSS 18.0进行描述统计分析，显著性检验，
相关分析等，图形绘制采用Origin 8.5进行处理
（三）创新点
生物炭老化时间是研究过程中需要考虑的重要参数，不同的老化时间对重金属钝化方式或效果都会产生不同的影响。
以往的研究主要是从影响生物炭性质的因素如不同的生物炭原材料、生物炭热解温度、生物炭酸度，生物炭添加量，生物炭制备，保留时间，从土壤pH值，重金属含量，实验培养温度等方面进行了课题研究。
而本课题在同种二级污染土壤背景下，在同种生物炭不同生物炭含量，恒湿和干湿状态，不同培养时间的情况下，以生物炭老化为研究对象，研究其对土壤锌钝化的影响。
4. 研究方案及进度安排，预期达到的目标
每一阶段的主要任务和目标: 33455
阶段时间（周）主要任务阶段目标
一2016年12月初旬选题选出合适的课题
二2016年2月下旬开题报告进行答辩
三2016年3月初至4月上旬实地调查，收集资料进一步熟悉课题
四2016年4月中旬分析资料初步形成见解
五2016年4月下旬结题报告答辩、展示、评比
5. 为完成课题已具备和所需的条件和经费
已经具备了进行培养实验的大棚，土壤及所需的生物炭和后需的实验仪器，药品。
所需的条件和经费：
6. 预计研究过程中可能遇到的困难和问题有及解决的措施
可能遇到的困难和问题有：产生试验系统误差，湿度误差，其他的人为误差；遇到突发问题；缺乏一些实验药品或仪器
解决的措施：为了消除试验系统误差，尽可能较少随机误差，每组设置5个重复，每个塑料盆装土壤1kg；湿度通过浇水保持为土壤最大持水量的70%，对恒湿和干湿状态分别每天和每隔10天进行称重浇水，培养实验时间选在空气湿度相对稳定的季节，避免梅雨季节；做实验过程中高度注意每项工作尽量避免产生随机误差；
遇到突发问题及时查阅资料分析产生原因并及时处理，而没办法解决时求助师姐或导师。
开始进行实验前把实验药品或仪器都尽量准备齐全，若实在没办法弄到则。
