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生物炭的改性和老化及環(huán)境效應(yīng)的研究進(jìn)展
關(guān)鍵詞：生物炭 老化 改性 結(jié)構(gòu)變化 相互作用
摘要：生物炭是生物質(zhì)在缺氧或者絕氧條件下通過高溫?zé)峤夂笊傻母缓嫉墓腆w材料。生物炭作為一種先進(jìn)的多功能材料,在土壤改良、溫室氣體減排、污染控制等領(lǐng)域都展現(xiàn)出應(yīng)用潛力,受到了廣泛的關(guān)注。研究人員通過改變生物炭的物理和化學(xué)性質(zhì),開發(fā)了多種生物炭改性技術(shù),以提升生物炭的吸附功能。然而,生物炭一旦進(jìn)入環(huán)境后,在生物和非生物的作用下會被老化,其物理和化學(xué)性質(zhì)都會發(fā)生變化。隨著老化的進(jìn)行,生物炭逐漸由表面到內(nèi)部進(jìn)行降解,苯環(huán)結(jié)構(gòu)由大變小,表面含氧官能團(tuán)增加。這些生物炭的改性、在環(huán)境系統(tǒng)中的老化、功能的持久性及在這些動態(tài)過程中性質(zhì)的變化,勢必會對其環(huán)境效應(yīng)產(chǎn)生影響。研究表明生物炭氧化程度的加重和表面官能團(tuán)活性的提升增強了生物炭的吸附能力,促進(jìn)了生物炭與土壤、植物營養(yǎng)元素和污染物的相互結(jié)合,降低了污染物的環(huán)境風(fēng)險。另外的研究指出,老化過程導(dǎo)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(huán)境中的穩(wěn)定性,導(dǎo)致生物炭的組分(溶解性有機質(zhì)和溶解性炭黑)和生物炭內(nèi)源污染物的釋放。且由生物炭產(chǎn)生的環(huán)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(chǎn)生的單線態(tài)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(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化、老化導(dǎo)致其與化學(xué)物質(zhì)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(huán)境風(fēng)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(huán)境效應(yīng)。最后對生物炭使用后在動態(tài)變化過程中的穩(wěn)定性、功能效果和環(huán)境風(fēng)險等方面提出了展望,強調(diào)了生物炭在使用
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