生物炭的改性和老化及環境效應的研究進展
關鍵詞：生物炭 老化 改性 結構變化 相互作用
摘要：生物炭是生物質在缺氧或者絕氧條件下通過高溫熱解后生成的富含碳的固體材料。生物炭作為一種先進的多功能材料,在土壤改良、溫室氣體減排、污染控制等領域都展現出應用潛力,受到了廣泛的關注。研究人員通過改變生物炭的物理和化學性質,開發了多種生物炭改性技術,以提升生物炭的吸附功能。然而,生物炭一旦進入環境后,在生物和非生物的作用下會被老化,其物理和化學性質都會發生變化。隨著老化的進行,生物炭逐漸由表面到內部進行降解,苯環結構由大變小,表面含氧官能團增加。這些生物炭的改性、在環境系統中的老化、功能的持久性及在這些動態過程中性質的變化,勢必會對其環境效應產生影響。研究表明生物炭氧化程度的加重和表面官能團活性的提升增強了生物炭的吸附能力,促進了生物炭與土壤、植物營養元素和污染物的相互結合,降低了污染物的環境風險。另外的研究指出,老化過程導致生物炭的比表面積和孔體積降低,從而降低了生物炭的吸附能力。同時,老化和改性可能會降低生物炭在環境中的穩定性,導致生物炭的組分(溶解性有機質和溶解性炭黑)和生物炭內源污染物的釋放。且由生物炭產生的環境持久性自由基(EPFRs)和短壽命自由基(羥基自由基·OH和超氧陰離子自由基·O^2-)能以自由基途徑降解有機污染物。生物炭活化一些無機分子產生的單線態氧(^1 O2)也能以非自由基的途徑降解有機污染物。本文對生物炭的改性方法、老化導致的結構變化、老化導致其與化學物質相互作用的不確定性、生物炭與土壤組分的相互作用以及老化生物炭的環境風險方面的研究展開了綜述,分析了改性生物炭的老化及其環境效應。最后對生物炭使用后在動態變化過程中的穩定性、功能效果和環境風險等方面提出了展望,強調了生物炭在使用
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