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生物炭改性及其在农田土壤重金属修复中的应用研究进展

2022-06-12孙家婉张振华赵玉萍樊广萍高岩卢信

江苏农业科学 2022年10期
关键词:生物炭修复改性

孙家婉 张振华 赵玉萍 樊广萍 高岩 卢信

摘要:当前农田土壤重金属污染现象十分严重,给农产品与食品安全带来严重威胁。生物炭因其特殊的结构及表面活性,加之原材料来源广、制备简单且环保,故在农田土壤重金属修复中受到越来越多的关注及应用,但初始生物炭对土壤重金属的固持效果还未达到理想状态。因此,对生物炭进行各种改性以提高其对重金属的固持效率已成为土壤污染修复领域的一个研究热点。综述国内外在生物炭热解前、共热解和热解后(化学浸渍、物理球磨和辐照)等多种改性方法与吸附、络合反应、沉淀等修复重金属机制方面的研究进展;并从改性生物炭的应用对农田土壤中重金属及其他理化性质、生物性状和农作物生长的影响等方面来诠释改性生物炭的研究意义;最后提出了可将生物炭磁性改性与共裂解、球磨改性等技术有机结合,在未来实践中利用磁性技术将施用时间较长、吸附饱和的生物炭进行回收,实现改性生物炭安全、高效、灵活应用,为改性生物炭的后续研究和应用提供理论基础和技术支撑。

关键词:生物炭;农田应用;土壤;重金属;改性;修复

中图分类号:X53   文献标志码: A

文章编号:1002-1302(2022)10-0009-07

我国是以种植业为主的农业大国,而当前农田土壤重金属污染现状不容乐观,并对农产品与食品安全产生一定的威胁。污染农田土壤的重金属主要以镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)和鉻(Cr)这5种元素为主,其中Cd污染风险及危害最大[1]。农田土壤中污染重金属来源主要为污水排放、大气沉降、固废倾倒、农资过度施用等,土壤中重金属含量超标对农作物成分、人体健康和生态系统都会产生严重危害[2]。因此,关于农田土壤中重金属污染的修复研究已成为当前土壤污染修复领域的研究热点之一,常用的修复方法主要可以分为物理、化学和生物修复。其中,以生物炭作为钝化剂的化学修复方法因其原材料种类多、来源广且有助于“碳达峰、碳中和”而倍受关注。

生物炭是指以稻秆、玉米秆等农林生产废弃物以及动物粪便及淤泥等为原料,在极度缺氧、高温条件(300~900 ℃)下热解形成的一种多孔富炭类的固体材质。大多的生物炭pH值呈碱性并且拥有较大的比表面积、孔隙度和丰富的官能团,对土壤中的重金属元素具有很好的吸附、固定效果。此外,生物炭含有大量的含碳、氮、钾等的有机物和无机物,施入土壤中既能提高营养元素的比例,促进农作物更好的生长,又能改善其物理、化学和生物性质[3]。生物炭由于生产制备简单易行、成本低廉、修复土壤效果显著等优良特性,已逐渐成为农田土壤污染修复和改良的热门材料,对降低土壤重金属的生物有效性和重金属的迁移性都有一定的效果[4-5]。但目前的研究发现,生物炭在简单制备后的吸附效果并没有达到理想水平,还有较大的提升空间。研究表明,化学、物理和生物改性能够极大地提高生物炭的利用率和吸附效果,原因是改性生物炭具有新结构和表面性质,能够提高其修复效果和增加环境效益[6]。因此,关于改性生物炭的制备及应用等已成为当前的研究热点。本文通过综述改性生物炭的多种改性方法、重金属修复机制及其在农田土壤应用中的影响等方面来诠释改性生物炭的作用及未来研究方向,以期为改性生物炭的后续研究和应用提供参考。

1 生物炭改性方法

生物炭改性是指将生物质或生物质炭经化学、物理、生物等方法处理以增加其比表面积、孔隙度和表面官能团,从而提高其对重金属的吸附固持效果的方法。改性方式可以分为热解前、共热解和热解后改性处理,热解前改性就是对生物质材料进行化学处理后烘干再热解;共热解大多为物理处理,将改性剂混合生物质或者热解时通入改性气体;热解后则是将制备好的未改性生物炭进行物理、化学等处理。

1.1 热解前预处理改性

热解前预处理改性是指在生物质材料热裂解前,采用化合物溶液浸渍生物质,干燥后再热解成最终的改性生物炭的方法。此法可以在生物炭表面引入大量的化合物,增加生物炭与重金属的反应活性。赵敏等将花生壳浸渍于硅酸钠溶液中再热解后,花生壳生物炭表面引入了二氧化硅,更有助于Ca2+与PO3-4反应生成羟基磷酸钙,提高了生物炭与金属离子的反应活性[7]。胡龙龙将芦苇秸秆与磷按一定质量比例混合后,将秸秆分别在磷酸二氢钾、羟基磷灰石溶液浸渍后再热解制成磷酸盐改性生物炭,其对溶液中Pb2+的吸附能力较原生物炭增加了25%[8]。Chu等研究表明,通过H3PO4预处理后,H3PO4中的H+通过H+催化过程促进生物炭微孔的生成;有机磷酸桥通过磷酸根的交联保护碳骨架免受微孔塌陷,因此改性后的生物炭的比表面积是未经预处理的80~120倍,孔隙结构更丰富[9]。张明明将水葫芦生物质用FeCl3溶液浸泡后热解制成磁性水葫芦生物炭,其对Cr6+的吸附能力是原始生物炭的4倍,并且具备磁性能,可作为水处理回收工程中的净化剂材料[10]。Zhang等将稻草浸渍于硫酸亚铁溶液后再热解成为生物炭,其结构分析结果表明,与原生物炭相比,改性生物炭带有特殊的含铁结构和矿物晶体结构,施加到土壤后生物炭中富集的镉含量达到25.5 mg/kg,是未改性的179倍[11]。

1.2 共热解改性

共热解改性法是将改性剂与粉碎后的生物质充分混合热解或者在裂解燃烧时通入某种气体来实现对生物炭性质改变的方法。气体改性是在生物质热解过程中通入气体,气体分子与炭表面物质结合转化,使得生物炭得到有利于与吸附物反应的物质而达到改性的目的。通入的气体主要有水蒸气、CO2、O3及NH3等一系列具有活化作用的气体[12-13]。夏靖靖等将六亚甲基四胺和CO2用于废弃松木屑生物炭的共裂解改性中,结果表明,改性生物炭对镍离子和铜离子的吸附率都超过了95%,高于原生物炭的43.47%[14]。张越等通过氨气对生物质进行共裂解改性,发现改性后的生物炭较未改性的比表面积、孔隙结构和表面官能团都有显著优化,对镉的吸附较其他改性方法优势更大[15]。王申宛等以椰壳和方解石为原料(质量比为2 ∶1)采用共热解法制备复合生物炭,发现椰壳和方解石在热解温度为400~700 ℃的紧密结合,改善了生物炭的比表面积、官能团等性质[16]。高瑞丽将油菜秸秆和磷矿粉按比例进行共热解,结果表明,与未改性生物炭相比,加入低比例磷矿粉制成的改性生物炭施入土壤中可以显著提高土壤的pH值和土壤速效磷的含量,对土壤中重金属的钝化效果也较未改性生物炭更为显著[17]。CB1C51C2-AF4C-4777-B4F7-36A3BE12D894

1.3 热解后改性

1.3.1 化学浸渍

王申宛等通过浸渍的方式在生物炭表面引入大量的官能团,增加其比表面积、表面官能团数量和种类、金属阳离子以增加表面官能团阳离子交换能力[18]。赵明静的研究表明,将生物炭用碱液改性处理后,其对Pb2+的吸附率由原本的13%提高至98%[19];通过NaOH改性稻壳生物炭,改性后的生物炭对Cd2+的吸附是未改性前的3倍左右[20]。程婉艺采用锰、铁、钛和硅等4种元素对玉米秸秆生物质进行改性,发现改性后的生物炭表面形貌与未经改性的初始生物炭相比更加疏松多孔,高倍放大下可见颗粒物附着,比表面积均有所提高[21]。吴福飞等研究发现,经过铁元素改性的棉花秸秆生物炭,可有效降低土壤深层As的含量,有利于土壤中As可迁移态向稳定态转变[22]。王曦通过氧化物H2O2对生物炭进行改性,发现生物炭氧含量得到增加,较磷酸改性生物炭表面含氧官能团数量增多,且比表面积也要大很多,孔隙更为发达;钝化试验结果表明,H2O2改性生物炭在吸附固持污染土壤中的铬具有相对稳定的优势[23]。

1.3.2 机械球磨

机械球磨法是指通过外部机械力的作用,使硬质研磨球等研磨介质对原生物炭或其他改性剂进行强烈的撞、碾磨和搅拌的改性方式[24]。球磨技术运用在生物炭改性中,与其他改性方式相比,更加简单易行且环保,不需要大量化学试剂浸泡后反复清洗、晾晒等复杂步骤,改性效果良好且稳定性强,对于环境的可持续发展和解决污染问题具有广阔的前景[25]。梁婷研究发现,苎麻热解制备原始生物炭后再经球磨制备改性生物炭,球磨前后的生物炭元素未发生变化,生物炭表面官能团的种类未变,但是数量明显增多,比表面积也成倍增加[26]。马少强研究发现,通过球磨粒径逐渐变细直至成纳米颗粒,纳米生物炭的比表面积和孔容积较原生物炭显著增加,故提高了生物炭对土壤中铜离子的固定效果[27]。

1.3.3 辐照

辐照改性是指利用波长范围在 100~400 nm 之间的紫外光照射生物质炭的一种改性方式。紫外光能量比可见光强,辐照的效果比较温和,容易进行量化控制。紫外光辐射会引起物质本身发生结构变化,一定波长下会导致生物炭表面积增大,含氧官能团增多,孔隙结构发生改变,生物炭的吸附性能得以提高[13]。李桥等通过紫外辐射改性椰壳生物炭的研究表明,紫外辐照改性可以显著提高生物炭的酸性官能团和比表面积,对土壤中Cd的钝化修复效果是未经辐照的3.2倍[28]。

2 改性生物炭对重金属的固定机制

生物炭对重金属的固定机制决定了生物炭钝化重金属的效率,生物炭对重金属的钝化从来不是单一的机制。改性会增大生物炭对重金属的固定能力,且增加生物炭对重金属的固定机制种类,从而达到最终提升生物炭对重金属的固定效果。生物炭的固定机制是由生物炭的表面理化性质决定的,生物炭从原料的选择、制备的条件、改性的方法不同决定了生物炭的表面理化性质的差异,因此生物炭的固定机制也大有不同,大致可分为吸附、络合反应、共沉淀和离子交换等机制。

2.1 吸附机制

生物炭是由多层石墨烯堆积而成,具有丰富的表面官能团和孔隙结构[29],这些性质使生物炭与重金属离子之间产生范德华力以此去除重金属[30]。生物炭表面电荷性质对其吸附性产生作用,具有高度芳香化,分布高度密集的π电子,通过π键作用吸附重金属。暴露d轨道的金属,生物炭表层结构的π电子可作为电子供体与其接触的电子受体发生π-π电子作用[29]。甘超通过氯化氢改性在原生物炭中引入了Zn后,改性生物炭较原生物炭表征中羟基(—OH)、羧基(—COOH)的数量有明显的提高,2个基团与氢离子作用形成了—OH2+、—COOH2+ 正电官能团,再与六价铬产生静电吸附形成 HCrO-4、Cr2O2-7阴离子,使得改性生物炭对六价铬的吸附量是未改性的2倍[31]。

2.2 络合反应

生物炭表面含有种类丰富的含氧官能团,例如—COOH、—OH和CO等,这些官能团与重金属络合反应形成稳定态的金属配合物依附于生物炭表面,由此降低了重金属的可迁移性和生物有效性[29,32]。王志朴等以污泥与棉杆共热解制备污泥基生物炭,发现该生物炭可促进土壤中Cr由弱酸可提取态、可还原态向可氧化态、残渣态转化,并降低了Cr的浸出毒性。原因是污泥基生物炭表面的有机含氧官能团,如羧基、羟基等,能通过络合作用与土壤中的Cr形成金属配合物,实现对Cr的吸附固定[33]。通过改性的方式可以增加生物炭的含氧官能团,促进生物炭对重金属的钝化效果。张苏明用铁基改性椰壳生物炭,改性后的生物炭表面较未改性新增了—COOH,促进了表面络合作用,对砷的钝化效果提高了238倍[32]。

2.3 沉淀作用

生物炭灰分中含有矿物成分,比如PO3-4、CO2-3、 SO2-4、Cl-等,这些矿物成分与土壤中的重金属离子反应形成沉淀,以此来减少重金属在土壤中的生物有效性和迁移性。生物炭改性可通过引入矿物成分与重金属产生沉淀作用使其增加对重金属的钝化效果。采用溶磷菌对稻壳和淤泥生物炭进行改性,得到的改性生物炭中发现了碳酸盐和磷酸盐的存在,原因是溶磷菌可分泌酸和酶等物质,释放環境中的C、P等元素,使得改性生物炭处理中含有大量的溶解性C源和P源,最终与土壤重金属形成碳酸盐和磷酸盐沉淀,从而达到修复的目的[34]。

2.4 离子交换

离子交换的本质是生物炭表面带负电基团与溶液中的正电荷发生静电作用,由基团表面与离子间的库仑力引起,这种交换是可逆或近于可逆的,属于非专性吸附,吸附能力较低。离子交换反应进行得很快,主要受盐浓度的影响。不同金属离子的交换能力取决于本身的吸持力,所以当多种金属离子共存时,生物炭对各种离子的吸附能力不同[35]。王申宛等采用NaOH 改性稻壳生物炭时发现,与未改性生物炭相比,氢氧化钠改性生物炭表面碱性含氧官能团增多,使得生物炭与 Cd2+之间的离子交换和沉淀作用增强,吸附能力提高[16]。CB1C51C2-AF4C-4777-B4F7-36A3BE12D894

3 改性生物炭应用对农田土壤的影响

3.1 对农田土壤中重金属的影响

3.1.1 直接作用 按国际通用的土壤重金属形态分布法,将土壤中的重金属分为酸可提取、可还原、可氧化和残渣等4种形态[36]。中低污染农田土壤重金属修复的目标是通过一定的修复手段将具有迁移性和生物有效性的酸可提取态、可还原态、可氧化态转化为稳定、不具有生物有效性的残渣态[37-38]。生物炭的理化性质决定了其对重金属的吸附作用,改性生物炭与生物炭相比,表面性质更丰富,吸附效果更好[39]。通过对锰改性后的玉米秸秆生物炭进行红外光谱分析可知,改性生物炭更具有芳构化,富含羧基,可以与Cd反应形成配位化合物[40]。刘书四将盐酸改性棕榈生物炭施入土壤中,并对土壤中重金属镉和砷的赋存形态进行监测,发现添加改性生物炭较未添加生物炭的土壤镉和砷的酸提取态含量分别降低了51.2%、23.6%,镉和砷含量分别降低了18.8%、71.4%,减轻了土壤重金属污染危害[41]。梁婷将铈锰改性麦秆炭施用到砷污染土壤中,研究发现砷的迁移性减弱,土壤中的砷由有效态向稳定态转化;同时,高毒性三价砷也逐渐氧化为低毒性五价砷,毒性减弱,土壤重金属As的危害降低[26]。

3.1.2 间接作用 生物炭对土壤中的重金属不仅有直接钝化作用,还可以通过改变土壤中的某些性质来达到对重金属的间接固定作用。例如,生物炭经过改性,微孔和比表面积都有很大的增加,有利于土壤中微生物的生存与繁殖[34]。虽然微生物并不能直接降解重金属,但是通过对微生物群落的调节,可以间接改变土壤的物理化学性质,从而改变重金属的存在形态,使其有效性下降[42-43]。乔鑫通过NaOH+Mg2+联合改性稻壳生物炭,发现改性后的生物炭pH值提高、比表面积和孔容增加,碱性官能团增多,可以增加生物炭对微生物的吸附固定量,以达到生物炭与重金属协同优化吸附的作用[44-45]。

3.2 对农田土壤理化性质的影响

3.2.1 酸碱度 常见的酸性土壤伴随的都是肥力低下,钾、钙和镁等盐基离子含量较低,保肥力下降,对作物的生长产生负面效应[46]。金修宽研究表明,土壤中长期施入氮、磷、钾肥会降低土壤的pH值,使其加速酸化[47]。生物炭灰分中含有大量的钾、钙、镁等以氧化物、碳酸盐等形式存在的矿质元素,使得生物炭通常呈碱性,是天然的酸性土壤改良剂[48]。大量研究表明,将改性生物炭施入土壤后,土壤中交换性酸总量与未添加生物炭相比显著降低,可见生物炭的添加可以有效提高土壤pH值,改善酸性土壤的理化性质,最终提高作物产量[41,49];酸性较强的土壤中施入碱性生物炭效果更佳,将生物炭与有机肥混合施用,既能改善土壤pH值,又可提高作物的品质[50]。

3.2.2 持水能力 土壤水分含量是评价土壤生产力的重要指标之一。土壤中施加生物炭可以增加土壤孔隙,从而起到对土壤保水的作用,并且生物炭自身丰富的孔隙结构、强大的吸附性能使其加入土壤后能够使土壤变得疏松且具有团聚力。生物炭保水性的效果大小取决于生物炭的类型、施加量与土壤质地[51]。通过氯化镁对花生壳生物炭进行改性,将改性生物炭以1%的施入量添加至土壤中,发现土壤保水能力比未改性的生物炭处理增加了8.7%[52];铁和聚丙烯酰胺复合改性生物炭与较单一铁改性相比,吸水性增加了7.73%,疏水基团更多,对土壤中的持水能力更强[53]。

3.2.3 土壤养分 生物炭中富含各类植物生长所需的矿质营养元素,如磷、钾、钙、铁等,施加至土壤中可有效增加土壤养分从而提高作物产量。此外,生物炭本身还具有高度羧酸酯化、芳香化结构和脂肪族链状等典型有机结构特征,施入土壤后可以显著增加、丰富土壤有机基团种类及含量,利于土壤的养分保留,避免养分流失[54]。Gao等研究表明,将铁锰改性生物炭施加于污染土壤后,小麦产量提高,并且小麦籽粒中淀粉、蛋白质含量及铁、锰、钾、钙等矿物质的含量也有所提高[55]。

近年来,我国化肥施用量逐年增加,然而农田土壤对氮、磷肥的利用率最高仅能达到50%左右,肥料利用方式的不合理不仅造成资源浪费,更造成土壤板结、环境污染等。陈领等研究表明,施用氯化镁改性的生物炭可以增强土壤的固肥作用[48];Li等用聚丙烯酰胺改性生物炭替代化肥中30%的化学磷(PSB)处理显著降低了双季稻、稻麦轮作和蔬菜种植径流中磷组分的浓度,分别减少了41.1%、297%、37.8%的总磷损失[56];高海英等进行长期定位试验发现,与常规施肥相比,连续4年施用炭基复合肥的土壤中有机碳含量提高了27.6%,全氮含量提高了75.6%[57]。土壤中施入改性生物炭,增加了土壤中氮磷的含量,有助于植物对土壤中营养成分的吸收[58]。

3.3 对农田土壤中生物性状的影响

由于生物炭本身特殊的物理化学性质,施用到土壤中可降低土壤的容重和通气性,促进微生物生长。原因是丰富的孔隙为微生物提供了生存场所,生物炭本身富含碳源、微量元素等,可为微生物生长提供各类养分,从而提高微生物群落多样性,改变土壤中本来的微生物群落构成[59]。在土壤中施入一定量的生物炭,给微生物创造了较好的生存条件,微生物有助于将有机磷转化为更容易被农作物吸收和利用的无机磷。李振伟用MgCl2改性花生壳生物炭,发现改性后的生物炭较未改性处理表面酸性官能团数量增加,施入土壤后微生物的固定量、生命活力和数量较其他改性方法好[60]。

3.4 對农田土壤中农作物生长的影响

生物炭通过钝化土壤重金属、阻断营养元素流失来改善土质,促进植物生长,增加作物的产量并减少农作物对重金属的吸收和累积,最终降低农产品污染风险。王瑞峰研究表明,土壤中添加NaOH改性的木屑生物炭,小白菜的鲜质量较未添加生物炭的处理增加了25.3%,提高了小白菜的产量[61]。与未改性生物炭相比,酸洗改性生物炭更有利于玉米植株的生长及其体内有机物的积累[62];土壤中分别施用未改性生物炭与胱胺改性生物炭,结果表明,改性生物炭可以通过降低土壤中镉的有效性,缓解镉向生菜体内转移,从而促进生菜的生长;与未施生物炭处理对比,施用生物炭处理生菜的鲜质量、根系长度、直径、表面积、总体积及根尖数均有所增加,生菜的光合作用增强,抗氧化活性和还原酶活性有所提高[63]。CB1C51C2-AF4C-4777-B4F7-36A3BE12D894

4 总结与展望

4.1 针对土壤性质和污染重金属种类设计生物炭改性方案

我国土壤资源辽阔,地理、气候、地貌复杂,污染物種类及污染程度各异,有针对性地选择符合各地土壤性质和污染状况的生物炭改性方式,有利于提高土壤污染修复效果和生物炭使用效益。开展修复工作前,应充分掌握修复目标土壤及周边污染源信息,采用重金属直接钝化或通过改变其土壤理化性质间接作用于重金属,以抑制或阻断农作物对污染重金属的吸收,达到污染修复的目的。生物炭的改性目标不应仅限于对重金属的修复效果,更应当把农田土壤作为一个整体,通过对生物炭的改性使其在实现修复目标的基础上,更有利于农作物的生长与生产[64]。

4.2 优化改性生物炭钝化剂配方,在修复的同时改善土壤性质

生物炭中不仅含有碳、氮等有机成分,其中还存在较丰富的无机矿物质,对于生物炭功能的影响至关重要。将有机肥料与具有吸附性的生物炭及其他材料(如各种黏土矿物、纳米材料、菌剂等)按比例复配成复合生物炭,合理施用既对农田土壤重金属的污染修复有良好的效果,又可以减少化肥的使用;就优化土壤性质而言,土壤污染对微生物群落的影响非常大,改性生物炭可以在修复污染的同时对土壤微生物群落组成和多样性进行调节,更可以通过对生物炭的生物改性来驱动土壤功能。

4.3 生物炭改性的方法要简单实用,才能降低生产成本,推动产业化

选择生物炭作为重金属钝化剂,除了它本身效果显著,更是因为制备生物炭的原材料价廉且来源丰富,如秸秆、淤泥和废弃物等,废物利用的同时也可以起到固碳减排、环境保护的作用。从制备技术研发到推广应用,成本是最需要考虑的问题。对生物炭进行改性,不仅要提高生物炭的吸附作用,还要求改性方法具有推广价值。生物炭进行改性的各处理方法,均能够在不同程度上改变生物炭孔隙结构及表面性质,进而提高生物炭对污染物的吸附、固持能力。然而,热解前预处理改性、共裂解改性、化学浸渍改性等方法几乎全都严重依赖于化学过程,这些方法普遍存在操作过程复杂、成本偏高且易产生有害废物等缺点。相比之下,改性中的机械球磨法,具有操作简单、成本低廉、无次生污染等优点,有利于工厂化操作与大规模的生产应用。将生物炭技术与纳米技术相结合,可制造出具有更强环境应用能力的新型材料,不仅可以提高对生物质能源的利用,增加其经济价值,又能避免化学改性带来的污染危害。目前,有关球磨改性技术在生物炭改性中应用的研究仍处于起步阶段,在后续研究中,可通过完善制备工艺,提高生物炭吸附性能,对于未来生物炭大规模应用于环境污染修复具有重要的意义。

4.4 在提高生物炭钝化效果的同时,要避免和防止产生土壤的二次污染

生物炭施入土壤中会释放本身自带的有机和无机物质,也包括重金属和多环芳烃。有些改性方式在提高生物炭重金属钝化效果的同时,其制备过程、产品等可能会给环境带来新的污染。而且,生物炭施入土壤后难以回收,故当生物炭作为土壤的一部分供农作物生长时,生物炭的原料选择就变得非常重要。因此,在对生物炭原材料进行严格把控的基础上,采用合适的生物炭制备及改性技术,充分发挥生物炭功能性的同时,尽可能避免其可能产生的负面效应。

4.5 在追求高效益的基础上,必须关注长期影响及效应

生物炭应用于农田土壤污染修复是非常高效、便捷的方案,但大多数研究仅报道其短期效应,生物炭施入后对土壤的长期影响还有待考证。比如,随着施用时间延长,被生物炭所钝化的重金属是否会改变形态再次释放?长期多次施用后生物炭的累积是否会严重降低土壤中碳的生物利用率?因此,在利用生物炭优势的同时,也不能忽视其长期施用可能给土壤带来的负面影响。尤其是改性生物炭,有些改性方法带来的短暂效果是非常显著的,但长期影响尚不明了。在未来的研究中,可将生物炭磁性改性与共裂解、球磨改性等技术有机结合,以期在未来修复实践中利用磁性技术将施用时间较长、吸附饱和的生物炭进行回收,真正实现改性生物炭安全、高效、灵活应用。

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