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近年来,生物炭在环境中物理分解过程越来越受到人们的关注。生物炭胶体对生物炭的碳流失有着不可忽视的贡献,且其对环境中污染物的迁移行为也有着重要的影响。然而,目前对水溶液中生物炭胶体释放行为和影响因素的研究甚少,人们对生物炭胶体释放机理的认识还很有限。因此,本文首先以水稻秸秆生物炭为例,探讨了生物炭胶体在水溶液中释放途径、机制以及影响因素(如裂解温度、初始粒径和溶液化学性质),并研究了生物炭胶体在水溶液中的胶体稳定性。其次,以小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭为例,系统地探讨了生物炭的裂解温度(300-700℃)和溶液离子强度(0.1-10 mM)对生物炭胶体产率的影响。本论文的研究结果为生物炭在环境中物理分解和归趋增加了新的认知,有利于人们全面认识生物炭的稳定性,从而为生物炭储碳和环境效益的可持续性提供必要的理论支持。主要研究成果如下:(1)通过对水稻秸秆生物炭的研究表明,裂解温度决定了生物炭的耐磨性,并对胶体产率产生显著影响,生物炭胶体产率与生物炭中亚微米级碎片率呈显著正相关关系。在同一裂解温度下,经过球磨之后的生物炭胶体产率比未经球磨(过100目筛)生物炭胶体产率高4倍以上。当溶液离子强度≤1 mM时,生物炭胶体产率大小顺序为BC400(裂解温度400℃)>BC700(裂解温度700℃)>BC200(裂解温度200℃)。除了BC200之外,增加溶液离子强度和减少pH均能显著降低生物炭胶体的产率。生物炭胶体的产生涉及两个主要的过程,即释放和沉降,其中释放过程更容易受到溶液化学性质的影响。DLVO作用力能够较好地解释BC400和BC700生物炭胶体产率受溶液离子强度的影响,BC200生物炭中丰富的可溶性有机碳(DOC)产生的空间位阻作用可能是BC200在较高离子强度(20-50 mM)下依然具有较高生物炭胶体产率的主要原因。BC400胶体的CCCNaCl为273 mM,BC700胶体的CCCNaCl为127 mM。在所试验的3种土壤水溶液和2种地表水中生物炭胶体产率和稳定性均较高。(2)通过对小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭的研究表明,生物炭中亚微米级碎片率随着裂解温度的增加而降低,说明两种来源生物炭的耐磨性随裂解温度(300-700℃)的升高而增强。两种来源生物炭中亚微米级碎片率均与其O含量、O/C、(O+N)/C呈显著正相关(p<0.05),而与C含量呈显著负相关(p<0.05)。对于小麦秸秆生物炭而言,其亚微米级碎片率还与灰分含量呈显著负相关。在相同溶液离子强度下,两种来源生物炭胶体产率均与其亚微米级碎片率呈显著正相关(p<0.05)。生物炭的胶体产率受到生物质来源和裂解温度的显著影响。在相同溶液条件和裂解温度时,花生壳生物炭的胶体产率低于小麦秸秆生物炭,高温裂解(≥600℃)生物炭胶体产率显著低于中低温裂解生物炭。当溶液离子强度≤1 mM时,两种来源生物炭胶体产率受离子强度影响很小;当溶液离子强度离子从1 mM增加到10 mM时,两种来源生物炭的胶体产率均显著降低,其降低的程度因生物炭裂解温度而异,其中中高温裂解(≥500℃)生物炭的胶体产率降低了60.0-97.2%,而低温裂解(300℃)生物炭的胶体产率降低了11.1-11.2%,这可能与其DOC的含量有关。