基本介紹
- 中文名：黑炭
- 外文名：black wood charcoal
- 簡稱：BC
- 俗稱：軟炭
- 學科：農業科學
名詞起源,來源與特點,組成成分,穩定性,理化性質,黑炭對環境的影響,
名詞起源
黑炭一詞較早見於Tryonlvl1948年的報導，其報導中研究了黑炭對森林土壤某些物理、化學及生物性質的影響。
黑炭
黑炭黑炭(Black Carbon，簡稱BC)是化石燃料和生物質在缺氧條件下熱解炭化產生的一類高度芳香化物質。
來源與特點
黑炭原料產地：主要以軟闊葉薪炭材為主。由於樹種的不同可分為：價格昂貴的茶道炭、枝炭、竹炭和其他廉價民用黑炭。茶道炭、枝炭主要產於森林資源豐富的東北三省，以柞木為原料，燒制工藝和挑選極為講究。其他廉價民用黑炭主要產於安徽、浙江、河南等地，以榆、椴、柳等木為原料。以價格便宜燒制簡單而得到普及，但由於國家環保政策和行業利潤等原因，該行業已經越來越少了。
特點：優點易點燃；缺點易發爆、不耐燒、燃燒時有煙等。
組成成分
黑炭組成成分包括芳香族、脂肪族化合物，官能團主要有梭基、碳基、苯環等；穩定的黑炭主要以芳香族為骨架的環狀結構，也有脂肪族鏈狀結構存在。
黑炭的元素組成主要包括碳、氫、氧、鉀、鈣、鈉、鎂等，元素最終組成由炭化溫度決定；另外，黑炭的組分還受其來源(前身生物質)原料粗細程度、升溫速率!灼燒溫度等的影響。
穩定性
黑炭的高度芳香化結構使其比其他形式的有機碳具有更高的生物化學及熱穩定性，因此能長期保存在土壤中而不易被礦化，其分解速率慢，存在時間可達數百年甚至上千年之久。
理化性質
黑碳（BC）是化石燃料和生物質不完全燃燒生成的具有高度芳香化結構的含碳顆粒物，元素組成以C為主（占60%以上），其次為H、O、N、S，它在環境大氣圈、水圈、生物圈、土壤和岩石中無處不在，全球每年產生的BC主要源於生物質燃燒。
黑碳表面具有不均勻性，大部分碳原子所形成的石墨狀微晶是無規則排列，為典型的非石墨化碳結構。 研究表明BC具有多孔性和高比表面積以及豐富的的表面官能團，對有機化合物有較高的親和力從而對農藥有很強的吸附作用，同時BC對生物利用和自然系統中污染物的遷移有著重要的影響。
黑炭的物理、化學特徵與製備溫度和時間有密切聯繫。隨溫度升高、時間增加，黑炭的產率、揮發性物質含量降低，但C、P、K含量增加；黑炭產率隨溫度升高而降低。
黑炭的微結構表明隨著溫度升高黑炭的破裂程度加劇，且其疏鬆多孔結構會遭到破壞，但表面積增大。
黑炭對環境的影響
黑炭顆粒在大氣中形成的黑炭氣溶膠污染,對全球氣候、農業生產、建築物甚至人類健康都有所危害.這些納米尺度的黑炭顆粒物不僅可隨大氣 擴散,引發呼吸道疾病, 而且可在大氣乾濕沉降作用下進入水體和土壤環境,進而影響污染物在水體和土壤中的遷移和轉化.
有研究發現黑炭對土壤中有機污染物的吸附扮演重要角色,可增強土壤對磺胺甲嘧啶的吸附能力，且黑炭對疏水性有機污染物具有很強的吸附親和力,在土壤中對磺胺甲惡唑,五氯苯酚等都有很好的吸附能力;此外發現黑炭吸附四環素主要通過離子交換,表面絡合及π-π鍵實現的。與此同時環境中存在大量的腐殖酸,進入到土壤中的黑炭會與腐殖酸發生一定的界面作用,從而形成黑炭腐殖酸的複合物,這種複合物對抗生素在環境中遷移轉化的影響及機制尚不明了。
