文章信息
第一作者：朱浪 博士研究生
成果简介
图文摘要
研究进展
3.1 冻融条件下生物炭释放DBC的特性及机理
Figure1. The concentration of DBC from biochar：（a）constant-temperature condition（C-DBC）；（b）freeze-thaw condition（F-DBC）. Experimental conditions: biochar，5 g L-1；temperature for C-DBC，constant temperature at 20℃；temperature for F-DBC，alternating between 20℃ and -20℃.
Figure 2. （a）The effect of freeze-thaw cycle frequency on DBC concentration（in water：without freeze-thaw cycles；in ice：long-term freezing；diurnal freeze-thaw cycles：1 cycle d-1；frequent freeze-thaw cycles：24 cycles d-1）；（b）the effect of freezing time on DBC concentration（diurnal freeze-thaw cycles：1 d cycle-1；frequent freeze-thaw cycles：1 h cycle-1）.
为了探究冻融循环对DBC释放的影响，对冻融循环过程中溶解性有机碳的浓度进行了检测。结果表明，冻融循环显著促进了DBC的释放（33.08–230.74 mg C L-1），其浓度受到冻融循环次数和冷冻时间的影响，并且比没有冻融过程的DBC浓度高出一个数量级（Figure 1，2）。为了更深入地了解冻融条件下DBC的释放过程，对生物炭的微观结构和DBC的释放动力学进行了拟合，结果显示，不同热解温度的生物炭在冻融循环条件下具有不同的分解机制，300-500℃热解生物炭的DBC释放过程主要由可溶组分的含量决定；而600-700℃热解生物炭的DBC释放过程则主要受生物炭表面侵蚀程度的影响（Figure 3）。
3.2 冻融循环条件下释放的DBC在土壤中的保留能力和吸附特性
Figure 4. Retention capacity of constant-temperature-induced DBC（C-DBC）and freeze-thaw-induced DBC（F-DBC）on the pristine soil （a，b）and H2O2-treated soil（c，d）. The number "36.98" in Figure a，b represents the soil-native DOC content at 36.98 mg L-1，while "0.83" in Figures c，d indicates the soil-native DOC content after H2O2 treatment at 0.83 mg L-1. Experimental conditions：initial DBC concentration，0-100 mg C L-1；reaction temperature，25℃；time，72 h；pH 7.0.
3.3分子组成和化学结构决定了DBC在土壤中的保留能力
冻融过程是北半球春冬季土壤中普遍存在的现象，尤其是在高纬度和高海拔生态系统中。深入研究冻融循环对生物炭的影响，对于理解以生物炭为核心的碳中和策略至关重要。尽管之前的研究表明生物炭具有很强的顽抗性，并且能在土壤中长时间保持稳定，但其行为可能会根据其自身性质和周围环境而发生显著变化。本研究发现冻融循环会引发生物炭的分解，显著促进DBC的释放。此外，DBC的释放过程和机制受冻融循环过程中生物炭热解温度的控制。由于生物炭的碳封存潜力是基于其优异的稳定性和持久性，其在冻融循环下的分解和DBC的加速释放可能导致生物炭的长期碳封存潜力的高估。
作者介绍
贾汉忠，西北农林科技大学教授、博士生导师，入选长江学者特聘教授、青年长江学者、陕西省特支计划-科技创新领军人才、陕西省杰出青年科学基金等，获中国青年科技奖、中国环境学会青年科学家奖（金奖）、中国农学会“青年科技奖”、中国土壤学会“优秀青年学者奖”等。兼任Environ Chem Lett副主编、Eco-Environ Health期刊编委、B Environ Contam Tox等期刊编委。以第一/通讯作者在GCB、ES&T、SBB等国内外期刊发表SCI索引论文120余篇，以第一完成人获得陕西省自然科学二等奖、中国土壤学会科学技术奖二等奖等学术成果。长期从事水土中典型新型污染物的环境行为与去除技术、土壤外源碳生物地球化学过程与效应等，特别在环境自由基的形成过程、环境行为及生态效应方面开展了深入系统的工作。
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