海岸带管理杂志

抽象的

通过生物炭土壤应用增加森林生态系统碳封存的可能性

马蒂娜·齐瓦莱夫斯卡

近年来，人们对天然肥料的兴趣日益增加，包括其产量、形式和潜力。与此同时，全世界每年收获的森林面积逐年增长。因此，越来越多的研究报告了在农业生产系统中使用生物炭作为天然肥料的潜力。与土壤退化、气候变化影响加剧、能源生产和废物管理相关的环境保护问题日益严重，需要寻找新的、更有效和更便宜的解决方案。目前环境保护领域问题的解决方案之一是生物炭，即在植物生物质和有机废物热解过程中获得的碳酸盐。生物炭及其用途并不是一个新的解决方案——它已经在农业中使用了几个世纪。然而，近年来，它的特性和潜在应用被重新发现，现在可以得出结论，传统上已知的碳酸盐，为了满足现代环境保护领域的需求和应用，已经获得了一个新的“品牌”，并作为生物炭发挥作用。生产生物炭的基质包括多种材料，其中包括：能源作物、森林废弃物、农业生物质、污水污泥、城市垃圾的有机部分或农产品加工残留物。基质的选择取决于物理化学性质（例如水和有机物含量、粒度）、潜在应用（例如用于能源生产、农业用途、去除污染物）、物流方面以及热解过程及其参数。生物炭由于其稳定形式的有机碳和矿物质含量高、孔隙率和比表面积大等物理化学性质，可成功用于：在生物能量学中作为可再生燃料；用于土壤碳封存；在堆肥过程中作为结构材料或限制氨排放的添加剂；用于生产基于生物炭的有机肥料；改善农田特性；用于去除水溶液、市政和工业废水以及工艺气体中的杂质；修复被有机和无机化合物污染的土壤，并通过保留土壤中的生物成分来减少地下水和地表水的污染。
生物炭在环境保护中的应用带来了许多好处，例如可以用可再生燃料替代化石燃料，改善土壤特性，例如增加土壤中的碳含量或土壤的水容量，减少有机和无机肥料以及植物保护产品的消耗，从而降低地下水和地表水污染的风险。尽管已经确定了许多好处，但生物炭的生产及其在环境中的引入也会带来一些风险。这些风险可能涉及从农作物中大量提取生物质，从而导致土壤退化，将有毒化合物（例如多环芳烃、二恶英和呋喃）引入土壤环境，从而对生物体产生负面影响并导致地下水污染。此外，从各种基质中获得的生物炭的物理化学性质以及对自然环境产生长期影响的过程和机制尚未完全了解。因此，进一步的研究方向应包括：开发基于不同基质的生物炭分类系统（基于其物理化学性质和应用标准）；分析优化热解过程参数以获得所需生物炭性质以用于环境保护各种应用的可能性；评估生物炭对自然环境的长期影响；确定生物炭对环境的潜在危害；分析生物炭生产成本和可用于生产的基质的可用性；以及使用生物炭的成本（例如用于能源生产、污染土地修复、土壤性质改善或市政和工业废水污染去除）。
生物炭是一种非常有趣的材料，可以为未来的森林提供更多的替代品，帮助它们更快、更大地生长，并为生长提供良好的条件。然而，人们对生物炭的影响知之甚少，尤其是以水炭形式存在的影响。本工作论文旨在回顾有关使用生物炭育苗效果的信息和已知事实。许多论文都提出了生物炭作为提供无土生长介质的新材料。然而，需要记住的是，在提供可靠的建议之前，需要更多的知识，才能将这些材料用作森林的肥料。在生物炭的生产技术中，取决于所应用的工艺，某些炭具有植物毒性和温室气体排放。我研究了这些炭如何影响基质特性、植物性能、节水和呼吸二氧化碳排放。然而，生物炭在农业生产中更受推荐，有助于提高产量