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越来越多的研究发现生物炭能有效提高土壤营养元素(如N、P、K、Mg等)及有机质含量,改善土壤保水、保肥及通气性,调节土壤pH值、阳离子交换能力等,从而提高土壤肥力,解决越发严重的土壤退化问题。然而,大多数研究却忽略了生物炭在土壤中的施加对土壤酶带来的影响,妨碍了对生物炭作用下土壤肥力变化及生态系统健康状况的准确评估。在磷饥饿条件下,植物被诱导分泌酸性磷酸酶,水解有机磷底物上的磷酸基团,供植物吸收利用。生物炭在作为土壤改良剂时向土壤中释放的溶出性物质主要包括(重)金属、多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)、溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)等,这些物质可能会直接作用于土壤酸性磷酸酶,降低其活性,进而对土壤健康产生潜在威胁。在前期表征试验中发现污泥生物炭(Sludge biochar,SBC)能溶出大量的DOM。这些SBC溶出的DOM(DOM of Sludge biochar,SBCD)是否会对土壤酸性磷酸酶的活性产生负面作用是本文要探究的核心问题。本文对来源于污泥生物质(Sludge biomass,SBM)的DOM(SBMD)、200℃的SBC溶出的DOM(SBCD200)、300℃的SBC溶出的DOM(SBCD300)、450℃的SBC溶出的DOM(SBCD450℃)进行表征,并借助荧光激发发射矩阵(Fluorescence excitation-emission matrix,EEM)光谱结合平行因子分析(parallel factor analysis,PARAFAC)技术(EEM-PARAFAC)对SBCD的组分进行了识别。对照现有文献,提出研究假设:SBCD的性质及其组分的种类和含量受热解温度的控制,由于热解过程会使中大分子量的SBCD分解或挥发,使来源于不同热解温度的SBCD组分和含量之间存在差异,可能导致对酸性磷酸酶活性的抑制程度不同。在该假设的基础上,本试验模拟溶液pH为3时,酸性磷酸酶与不同的SBCD作用后其活性发生的变化,重点分析了SBCD的不同组分与酸性磷酸酶活性之间的关系,获得以下结论:(1)随热解温度的升高,SBC的理化性质及其溶出物质的种类和含量发生显著变化。SBC呈弱碱性,其pH主要分布在8.58~9.19之间;SBC的比表面积由200℃的5.95 m2·g-1增大至450℃的35.0 m2·g-1;SBC的产率由88.7%降至70.5%,而挥发分由47.9%降至36.5%。热解温度的升高也使得SBCD的溶出量表现为先增大后减少的趋势。SBMD、SBCD200及SBCD300的溶解性有机碳(DOC)含量随热解温度升高显著增加(p≤0.01),而SBCD450的DOC相对降低。此外,随着热解温度升高,Mn、Cr、Fe、Zn、As、Ni在SBC中的富集,且Cr、Zn及Ni的含量较高,但SBCD中的(重)金属含量低。可见,SBC在土壤环境中的施用具有一定的潜在风险。而在现有研究条件下SBC溶出的(重)金属对环境造成的风险较低或可忽略。(2)SBCD的性质及其组分受热解温度影响较大。热解温度升高,SBCD的芳香性显著增加(p≤0.001)、腐殖化程度先增大后减少、降解加剧、生物利用度增大。可见,随着热解温度升高,SBCD中的大分子量DOM降解为较易被生物利用的小分子量的DOM。此外,通过EEM-PARAFAC分析鉴定出SBCD中含有3种荧光组分(C1、C2、C3)。C1、C2组分为腐殖酸类物质;C3组分为色氨酸类物质。随着热解温度的升高,C1组分的相对丰度由SBMD中的38.5%增加至占SBCD450中的51.3%;而C2组分的相对丰度由SBMD中的23.8%增加至占SBCD450中的38.6%。C3组分的相对丰度由SBMD中的37.7%降至SBCD450中的10.0%。可见,随着热解温度升高,SBCD中的腐殖质类物质增多,而色氨酸类物质减少。(3)SBCD会抑制酸性磷酸酶的活性。SBMD和SBCD200的抑制作用较大;而SBCD300和SBCD450抑制作用较小。SBMD和SBCD200浓度为5 mg C·L-1时,酶的相对活性在58%左右。而在BCD300、SBCD450中酶的相对活性在74~91%左右。当SBMD和SBCD200浓度升高为12.5 mg C·L-1时,酶的相对活性由58%降至30~35%;而SBCD300和SBCD450中酶的相对活性仍在73~75%。可见,SBMD和SBCD200较SBCD300及SBCD450对酸性磷酸酶的活性的抑制作用较大。此外,在(2)中提到通过EEM-PARAFAC分析鉴定出SBCD中含有3种荧光组分,且经研究发现C3组分的最大荧光强度(Fmax)与酸性磷酸酶的活性之间呈线性(负)相关(p<0.05)。因此,本研究推测C3组分可能对酸性磷酸酶的活性抑制作用较大,需进一步探究。本研究结论有助于更好地识别SBC在热解过程中其理化性质的变化、溶出物组成及性质等。同时,借助荧光表征及分析为今后探究不同生物炭及溶出性物质对土壤酶的风险研究提供了新的视角。