多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）和环境持久性自由基（Environmentally persistent free radicals,EPFRs）多具有致癌、致畸、致突变效应,其污染问题很关注。近些年来,由于生物炭在改良土壤理化性状、提高土壤地力、增加作物产量等方面具有诸多优点,生物炭在农业生产中的应用引起各界重视。然而在制备过程中,生物质热解会产生PAHs、并残存于生物炭中;富含PAHs的生物炭农用是否会导致作物PAHs污染风险?国内外对此尚缺乏了解。另一方面,已有初步研究表明,生物炭中还存在EPFRs,这些EPFRs可诱导产生活性氧（Reactive oxygen species,ROS）,然而有关生物炭中EPFRs形成机制及环境风险仍不明确。因此,亟需阐明生物炭中PAHs和EPFRs污染特征、以及生物炭还田后土壤和作物污染风险。本论文分析了生物炭中EPFRs的形成、归趋及环境风险,基于文献数据剖析了还田后生物炭中PAHs的作物污染风险;通过温室盆栽实验,比较了秸秆生物炭与秸秆、秸秆基堆肥还田对土壤和作物PAHs污染的影响差异。主要研究结果如下:（1）阐明了生物炭中EPFRs的形成、归趋及环境风险。EPFRs是在生物质炭化过程中由α-和β-烷基芳基醚中C-C和C-O键的均相裂解而产生的。热解温度和原料特性是生物炭中EPFRs形成的关键因素。富含木质素纤维的原料在低温热解过程中形成较多EPFRs。生物炭及生物炭烧制过程中产生的气体中也含有一定量的EPFRs,对外界环境产生一定负面影响。因此,为了保护生态环境、提高生物炭质量,国际生物炭协会制定了相关法律法规及政策,以降低生物炭中EPFRs的含量。此外,在生物炭制备过程中,发展先进制备技术以控制EPFRs的产生,有望提高生物炭的质量,降低生物炭中EPFR的产生及其环境风险。（2）基于文献数据,揭示了还田后生物炭中PAHs的作物污染风险。基于以往发表的有关生物炭PAHs污染的文献（26篇）,经数据采集和分析,发现所收集的生物炭中PAHs含量范围为12-355295 μg/kg,主要以2-3环PAHs为主（占40%-71%）。进一步研究了富含PAHs的生物炭还田后,生物炭中PAHs向土壤的迁移系数及作物对PAHs的富集系数。发现还田后生物炭中的PAHs可导致土壤和作物中PAHs含量增加;施用生物炭所导致的土壤和作物PAHs污染对成年男性的平均终身致癌风险指数（Incremental life cancer risk,ILCR）为 2.0 × 10-6-1.85 × 10.5。（3）比较了秸秆生物炭与秸秆、秸秆基堆肥还田对土壤和作物PAHs污染的影响差异。发现生长在施加秸秆、秸秆基堆土壤中的上海青（Brassica chinensis L.）、小白菜（Brassica rapaL.）和菠菜（SpinaciaoleraceaL.）体内 PAHs含量很低（1071-6316 μg/kg）,可能主要来源于土壤本底。然而,生长于施加秸秆生物炭土壤中的蔬菜体内PAHs含量较高（1315-6581 μg/kg）,且随生物炭施用量增加,土壤中PAHs积累量增加,蔬菜PAHs含量增大。秸秆生物炭、秸秆、秸秆基堆肥均可提高蔬菜生物量,但不同施加量（2%、5%、10%）对蔬菜产量的影响不显著。这些结果表明,与秸秆或秸秆堆肥相似,秸秆生物炭也可以提高蔬菜产量,但生物炭中PAHs对土壤及作物具有潜在污染风险。