《新型有機污染物在生物炭-根-土界面的環境行為研究》是依託中國海洋大學，由劉國成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型有機污染物在生物炭-根-土界面的環境行為研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉國成
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，土壤環境中以新出現的化工產品和藥物及個人護理品為代表的新型有機污染物（Emerging organic contaminants，EOCs）的污染日益嚴重，對生態環境和人類健康造成了嚴重的威脅。有關土壤EOCs污染控制、去除及相關機制的研究已成為當前環境領域的研究熱點。對有機物具有強吸附能力的新型環保材料生物炭（Biochar，BC）的出現，為土壤EOCs污染控制提供了新的途徑。本項目擬以不同生物質為原料，調控熱解溫度、活化和改性方法製備不同孔隙結構、富含特殊官能團的BC，研究其對EOCs的吸附特性，篩選可有效吸附EOCs的功能化BC；重點研究EOCs在BC-根-土新界面的吸附、解吸、淋溶和降解等環境行為，評估BC對土壤中EOCs生物有效性的影響。以上研究將有助於深入理解EOCs、BC、土壤及植物間的相互作用，為最終建立適用於土壤EOCs污染控制的BC技術提供重要理論依據。
結題摘要
本項目主要研究了生物炭的老化及其輸入下土壤有機污染物的環境行為，取得了一些創新性成果，主要包括： ① 明晰了不同熱解溫度製備生物炭對微囊藻毒素（MCLR）的吸附機制，低溫生物炭（≤ 400 °C）碳質組分對MCLR的吸附機制歸因於其含氧官能團與MCLR的相互作用，而高溫生物炭（≥ 500 °C）碳質組分對MCLR的吸附機制則為疏水作用力和π–π作用。高溫生物炭具有發達的介孔結構，對MCLR表現出良好吸附能力，最大吸附容量達40 mg/g以上； ② 明確了典型根系分泌物低分子量有機酸對生物炭的老化作用，發現低分子量有機酸老化對生物炭吸附有機磷農藥的促進作用，碳質組分表面暴露和孔隙結構改善是對有機磷農藥吸附能力提高的關鍵機制； ③ 揭示了生物炭微納米顆粒的產生途徑，包括生物質熱解過程中孔隙坍塌、炭壁破損，機械粉碎和環境中風化老化的物理破損。生物炭的無定型碳質組分相比於石墨化碳質結構更容易發生物理破損，形成生物炭微納米顆粒。靜電吸引驅使生物炭納米顆粒與針鐵礦、赤鐵礦發生異相團聚，但不與負電荷的高嶺石、蒙脫石相互作用。生物炭大顆粒、微納米顆粒均可顯著降低黃瓜對磺胺甲惡唑的吸收，機制為生物炭具有強的吸附能力。這些研究成果的產出，為功能化生物炭產品的研發和生物炭在土壤有機污染物修復中的套用提供了重要的理論依據。
