近年，我国“碳达峰、碳中和”重大战略目标的提出对农业绿色发展有了新的要求，开发“固碳增汇”型农业污染阻控技术已经成为农业生产各环节高质量发展的客观要求。生物炭因其具有经济高效的特点而被逐步应用于水体污染物削减净化领域。近日，资环所污染水体生态修复创新团队在生物炭应用于水体污染物削减净化领域取得系列进展，最新研究成果分别发表于环境工程领域顶级国际期刊Chemical Engineering Journal (IF=13.2)和生物炭领域权威国际期刊Biochar (IF=13.1)，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、生物炭耦合海绵铁同步提升生态沟渠脱氮、固碳、增汇能力的研究

团队研究人员耦合水生植物基生物炭和海绵铁应用于生态沟渠系统，通过研究水生植物类型、热解方式和生物炭性质对生态沟渠碳固存、碳汇能力和硝酸盐去除的影响，量化非生物和生物驱动机制对总碳收益的相对贡献，为开发一种可循环资源化的负碳净化系统提供了新思路。

本研究首次应用海绵铁耦合环境兼容性生物炭助力生态沟渠系统实现了高效脱氮、促进植物生长和固碳增汇的多元生态价值。论文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。

图1 生物炭或铁-生物炭对生态沟渠的总碳收益的非生物和生物影响途径的机制概念图

二、深化了生物炭对水环境中新污染物治理的分子层面机制研究

新污染物由于具有持久性、隐蔽性、危害大和不易治理的特点而成为目前环保工作的“热点”和“难点”之一。针对实际应用中（水热）生物炭微米（HP）和块状（BH）亚组分对于典型新污染物（诺氟沙星，NOR）降解率的不同，团队研究人员结合批次实验和淬灭实验，明确了两者对于NOR光降解能力和降解机制的差异，通过基于模式生物炭结构的密度泛函理论（DFT）计算，严格证实了控制不同亚组分降解能力的功能结构，并厘清了两者降解性能差异的主要结构来源。

本研究深化了生物炭对水环境中新污染物治理的分子层面机制，为生物炭在农业环境新污染物治理中的应用提供了新的见解。论文第一作者为郭文景助理研究员，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。

图2 （水热）生物炭不同亚组分对NOR降解性能的差异及其分子水平机制

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152496

https://doi.org/10.1007/s42773-024-00361-y