近日，我院“土地利用与生态治理”科研团队晏彩霞、聂明华和丁明军老师等在国际环境领域顶级期刊《Journal of Hazardous Materials》上发表了题为“Characterization of copper binding to biochar-derived dissolved organic matter: effects of pyrolysis temperature and natural wetland plants”的研究论文(https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130076)。同时，受科研公众号“Environmental Advances”的邀请刊载了该研究的中文简介(https://mp.weixin.qq.com/s/9dgD_UjhMrrSTPVyRFiWMw)，随后“天然有机质研究情报”转载此文(https://mp.weixin.qq.com/s/9WFDzBEoOfBtrmQpRtysyQ)。《Journal of Hazardous Materials》为中科院SCI一区TOP期刊，影响因子14.22。团队成员王鹏教授、张华副研究员、黄高翔博士为共同作者。
生物炭是一种碳基多孔材料，具有比表面积大、阳离子交换量高、长期稳定性好、表面功能基团丰富等特点。由于其成本低、生态友好等特点，在土壤改良剂中得到了广泛的应用。然而，生物炭在环境中的应用过程中，不可避免地会释放出生物炭衍生的溶解性有机物(BDOM)，其含有丰富的活性官能团(如羧基、羟基、羧基和酚基)，这些官能团会影响生物炭修复土壤的效果，改变土壤的稳定性。此外，BDOM与重金属、氮和有机污染物可发生强烈的相互作用，极大地影响了这些污染物的迁移、生物利用度和环境归趋。而BDOM的特性主要取决于原料和热解温度。因此，BDOM的表征对于了解生物炭的环境功效和重金属的行为至关重要。
鉴于此，团队利用多种分析技术和方法，揭示了不同热解温度、湿地植物类型及植物部位对其BDOM与铜结合特性的影响(图1)。结果表明，与原料相比，热解温度对BDOM的光谱特性及与Cu结合行为的影响更大。随热解温度的升高，BDOM的溶解性有机碳、芳香性和荧光物质逐渐减少，其结构变得更加聚合。在300℃和500℃热解条件下，类腐殖质和类色氨酸物质分别对Cu的添加更为敏感。此外，在较高的热解温度(500℃)下，更多的酪氨酸类物质参与了Cu的结合。然而，与其他荧光团相比，类富里酸物质优先与Cu结合。同时，类腐殖质荧光团、高热解温度和低海拔植物产生的BDOM对Cu具有更高的结合能力。该研究采用多种分析方法，揭示了不同热解温度、湿地植物类型和植物器官对其生物炭衍生溶解性有机质(BDOM)光谱特性及其与铜结合过程的影响。研究结果可为生物炭施用后的环境行为及其对重金属等污染物迁移转化的影响提供重要数据支持。
图1 论文摘要图
团队近期发表的其他相关论文如下：
1、Lv Z, Wang P, Yan C, et al., 2022. Spectral characteristic of the waters with different sizes of particles: impact of water quality and land use type[J]. Environmental Science and Pollution Research. 1-15.
2、Huang X, Yan C, Nie M, et al., 2022. Effect of colloidal fluorescence properties on the complexation of chloramphenicol and carbamazepine to the natural aquatic colloids [J]. Chemosphere, 286: 131604.
3、Sheng Y, Yan C, Nie M, et al., 2021. The partitioning behavior of PAHs between settled dust and its extracted water phase: Coefficients and effects of the fluorescent organic matter [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 223: 112573.
4、Deng Y, Yan C, Nie M, et al., 2021. Bisphenol A adsorption behavior on soil and biochar: impact of dissolved organic matter [J]. Environmental Science and Pollution Research. 28: 32434-32445.
5、Yan C, Sheng Y, Ju M, et al., 2020. Relationship between the characterization of natural colloids and metal elements in surface waters[J]. Environmental Science and Pollution Research, 27: 31872-31883.