研究揭示热解温度对生物炭多相结构演变的影响机制

科技日报记者 马爱平 通讯员 姚金玲

近日，农业农村部环境保护科研监测所重金属生态毒理与污染修复创新团队孙约兵、孙涛等揭示了秸秆生物炭多相结构特征及其潜在环境风险，为秸秆资源的可持续利用和生物炭定制开发提供理论支撑。相关研究成果发表于《生物资源技术》（《Bioresource Technology》）。

秸秆生物炭制备及其多相结构表征。农业农村部环境保护科研监测所供图

热解温度是影响生物炭理化性质的重要因素之一，然而热解温度与生物炭表面性质的定量关系尚不明晰，热解温度介导的生物炭源可溶性有机物组分及官能团的演变机制有待深入研究，且生物炭潜在风险分析是其大规模应用的前提保证。

该研究定量分析了热解温度对秸秆生物炭固相结构特征以及生物炭源溶解性有机质含量和组成的影响。秸秆生物炭中潜在有毒元素总量随热解温度增加而增加，但其有效性则逐渐降低。秸秆生物炭中持久性自由基含量随热温度的增加表现出先增加后降低的趋势。结果表明，400℃下制备的秸秆生物炭氮含量和官能团丰富，更适用于土壤改良与培肥。500℃以下制备的秸秆生物炭孔隙发达，更适用于环境污染修复。600℃制备的秸秆生物炭含碳量高、稳定性强，可用于实现农林碳封存。