农业环境质量提升是我国粮食安全和环境改善的重大挑战之一，也是提升我国农业“新质生产力”的客观要求。生物炭材料因其经济高效的特点而被广泛应用于农业水污染治理，其对于我国“碳达峰、碳中和”战略目标的实现具有积极的推动作用。近日，资环所污染水体生态修复创新团队在生物炭应用于农业水污染物削减净化领域取得系列进展，在Water Research等一区期刊共发表研究论文4篇，江苏省农业科学院农业资源与环境研究所为第一署名单位。

一、系统性地综述了水产养殖废水的研究现状及生物炭在抗生素治理中的研究热点

围绕目前受到广泛关注的水产养殖废水，团队研究人员对其中的主要污染物及其环境影响进行高度总结，强调了水产养殖废水处理的重要性，并对现有的处理技术进行了综述，指出当前水产养殖业面临的挑战，对未来水产养殖业的可持续发展提出了相关建议。

围绕生物炭在水体抗生素阻控中的应用领域，研究人员基于VOSviewer和CiteSpace探究了生物炭作为新兴抗生素修复剂的知识图谱及发展热点，综述了目前生物炭处理水体中抗生素的研究热点主要集中在四方面：(1)生物炭对包括抗生素在内的复杂水污染中多种污染物的协同吸附作用；(2)开发生物炭修复更多种类的抗生素；(3) 生物炭与抗生素降解新方法和新机制的结合研究；(4)与其他材料复配或改性生物炭，以优化其性能。研究结果可以为抗生素阻控中生物炭材料的研发和应用提供科学支撑。

相关研究结果分别发表在一区期刊Environmental Research(IF=7.7)和Journal of Environmental Management (IF=8.0)，论文第一作者为刘晓静助理研究员，通讯作者为团队首席张志勇研究员。

二、阐明了生物炭亚组分对于重金属的阻控机制

针对生物炭不同亚组分对于传统的重金属污染物阻控性能和机制不明的问题，研究人员结合批次吸附实验和多重表征方法，较为系统阐明了生物炭中微米组分对镉的吸附性能及其在吸附过程中的反常聚沉现象，通过基于密度泛函理论（DFT）的吸附结构计算，严格证实了生物炭微米组分与镉结合的阳离子-π键作用。本研究深化了生物炭对于水体中镉污染阻控的分子层面机制，为生物炭在农业环境中重金属污染治理的应用提供了科学支撑。相关研究结果发表于一区期刊Process Safety and Environmental Protection (IF=6.9)，论文第一作者为郭文景副研究员，通讯作者为团队首席张志勇研究员，该研究得到了国家自然科学基金(42207276)和国家重点研发计划项目(2021YFD1700805)的资助。

三、揭示了铁–水生植物基生物炭构建的生态沟渠在净化农田退水及同步增汇的驱动机制

水环境中铁-碳耦合系统可以增强反硝化过程，但其在生态沟渠中的适用性及其对氮去除和净N₂O汇协同效应的增强机制仍是重要的一个研究空白。团队利用微波辅助热解和传统热解技术制备的常绿鸢尾与粉绿狐尾藻衍生的生物炭，与海绵铁联合应用于生态沟渠，系统探讨其异质性机制，深化了对铁-碳耦合系统的混合营养反硝化过程的理解，为优化农业面源污染治理提供了新的理论依据。本研究首次探索了基于海绵铁-生物炭基生态沟渠在负氮排放潜力方面的应用，超越了以往研究中铁-碳基质主要用于促进TN去除和同时减少N₂O排放或全球增温潜力（即N₂O–N池）的局限性。论文在线发表于水研究领域顶刊Water Research (自然指数期刊，IF=11.5)，第一作者为蒋碧妮在读博士，通讯作者为团队首席张志勇研究员，该研究得到了国家重点研发计划 (2021YFD1700805)的资助。

文章链接：

1.https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119793

2.https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121165

3.https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.10.070

4.https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122945