“编者关注到中国农业大学商建英课题组探究天然有机质对不同物料来源的生物炭胶体的聚集的影响，特邀请该团队为本公众号撰写了研究亮点，希望该研究成果能给关注者启发，从中获得灵感，促进天然有机质研究工作的开展。”
导读
天然有机物对不同物料来源的胶体生物炭稳定性的影响仍然知之甚少。本研究选择了六种不同物料来源生物炭，并通过外源添加腐植酸和牛血清白蛋白，揭示其对不同物料来源生物炭胶体稳定性的影响。结果表明，在腐植酸存在的条件下，生物炭胶体的临界聚沉浓度与生物炭的比表面积呈显著正相关，与灰分含量呈负相关。相比之下，牛血清白蛋白显著地抑制了不同来源生物炭胶体的聚集，且这种抑制作用与生物炭的理化性质无关。我们的研究结果强调了在水生系统中物料来源和天然有机质类型对生物炭胶体聚集的重要影响。
▲图1 生物炭胶体临界凝固浓度与生物炭的碳含量(a)和生物炭胶体zeta电位(b)的关系（来源：ScienceDirect）
▲图2 在腐植酸存在的条件下，生物炭胶体的临界聚沉浓度(a)以及其与生物炭碳含量(b)，灰分(c)，和比表面积(d)之间的关系（来源：ScienceDirect）
▲图3 (a) 在3000 mM NaCl溶液中，牛血清白蛋白存在条件下生物炭胶体的聚集曲线；(b) 生物炭的zeta电位与NaCl浓度的关系；(c)和(e) 在100 mM NaCl溶液中，牛血清白蛋白存在条件下污泥源生物炭的XDLVO作用力和TEM图；(d) 和(f) 在相同条件下木质源生物炭的XDLVO作用力和TEM图（来源：ScienceDirect）
图3展示了牛血清白蛋白显著抑制了不同物料来源的生物炭胶体的聚集。即使在高电解质浓度（3000 mM NaCl）下，生物炭胶体的水合动力学直径几乎保持不变，显示出其高度分散性和稳定性。在牛血清白蛋白存在的条件下，牛血清白蛋白能够吸附在生物炭胶体表面，通过空间位阻作用有效地分散生物炭胶体。在牛血清白蛋白存在的条件下，生物炭胶体的稳定性与生物炭的理化性质无显著相关。
生物炭胶体的聚集和胶体稳定性受其物料来源的影响。研究表明，不同物料来源的生物炭胶体在NaCl溶液中的临界聚沉浓度与生物炭的碳含量呈正相关关系，这意味着其胶体稳定性可以通过生物炭的碳含量进行预测。当存在可溶性有机质时，不同物料来源的生物炭胶体在NaCl溶液中的胶体稳定性显著提高。当腐殖酸存在时，不同物料来源的生物炭胶体在NaCl溶液中的胶体稳定性与大颗粒生物炭的比表面积呈正相关，与灰分含量呈负相关，与碳含量无显著相关性。然而，牛血清白蛋白比腐殖酸更有效地增加生物炭胶体的稳定性，即使只吸附微量蛋白质，也能显著抑制生物炭胶体的聚集，且不受生物炭物料性质的影响。当生物炭施用于有机质含量高的土壤或施用动物粪便的土壤中时，可能会导致生物炭胶体的迁移性增加，尤其是对于木质来源生物炭，这些胶体可能向下迁移进入深层土壤，从而影响环境中的碳循环。进一步研究黑碳胶体的命运和迁移对于理解全球碳循环至关重要。
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联系作者:
商建英，教授，中国农业大学，Email：jyshang@cau.edu.cn
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本文编辑：张兆媛
本文审订：何伟
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