生物碳（Biochar）是指生物能源物料或農(nóng)業(yè)廢棄物在無氧、低溫條件下熱解得到的一種碳質(zhì)材料。生物碳的土地利用會帶來很多農(nóng)藝和環(huán)境效益，如增加大氣中CO2固定、降低CH4和NOx等溫室氣體排放、改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力、增加農(nóng)作物產(chǎn)量等。此外，生物碳對重金屬、有機(jī)污染物以及微生物致病菌等具有很強(qiáng)的固定能力，因此被用作土壤改良劑修復(fù)污染土壤。但目前國內(nèi)外關(guān)于生物碳在環(huán)境介質(zhì)中的遷移、歸宿等環(huán)境問題未見報(bào)道。

　　中國科學(xué)院南京土壤研究所周東美課題組通過紫外超聲分離得到生物碳膠體懸液，研究了生物碳膠體粒子在飽和石英砂填充柱中的遷移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)生物碳膠體的遷移能力與物料來源、熱解溫度、顆粒大小等因素有關(guān)：（1）親水性較大的松針生物碳膠體粒子的遷移能力大于小麥生物碳；（2）低溫?zé)峤獾纳锾寄z體粒子的移動性較高溫?zé)峤獾纳锾几?；?）納米粒子生物碳的移動性大于微米粒子。通過兩點(diǎn)動力學(xué)吸附模型能夠很好地?cái)M合生物碳膠體的穿透曲線和空間滯留曲線，進(jìn)而預(yù)測生物碳在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)移、歸宿。

　　該成果發(fā)表在Environ. Sci. Technol. (2013, 47: 821-828, doi:10.1021/es303794d) 上?？梢?，施用高溫?zé)峤獾纳锾迹ㄒ苿有缘停┠軌驇砀嗟霓r(nóng)藝和環(huán)境效益，因?yàn)樯锾坎粌H能夠固定更多的CO2而且能夠長期為土壤提供肥力。

　　考慮到環(huán)境介質(zhì)的復(fù)雜性和異質(zhì)性，課題組還詳細(xì)地考察了腐殖酸和鐵氧化物單一或共存時生物碳納米粒子的遷移規(guī)律。發(fā)現(xiàn)腐殖酸單一存在時會通過靜電和位阻效應(yīng)促進(jìn)生物碳納米粒子的遷移；而鐵氧化物單一存在時會抑制其遷移；當(dāng)兩者共存時，腐殖酸通過增加生物碳的表面電荷同時競爭鐵氧化物上的吸附位點(diǎn)來促進(jìn)生物碳的遷移。通過拉格朗日或隨機(jī)順序吸附模型能夠很好地?cái)M合生物碳納米粒子的穿透曲線和空間滯留曲線，進(jìn)而預(yù)測生物碳在復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)移、歸宿。

　　該成果在線發(fā)表在Environ. Sci. Technol. (2013, 47, doi:10.1021/es305337r) 上。



腐殖酸和鐵氧化物對生物碳遷移能力的影響