Auswirkungen des Alterns auf die Oberflächeneigenschaften von Biokohle und die Bioverfügbarkeit von Schwermetallen im Boden

Diese Studie zielt darauf ab, die Auswirkungen des Alterns von Biokohle auf ihre Oberflächeneigenschaften und die Bioverfügbarkeit von Schwermetallen im Boden zu untersuchen. Die Biokohle wurde chemischer Oxidation/trockene-nasse Zyklen (CDWs), chemischer Oxidation/Frost-Tau-Zyklen (CFTs) und natürlichem Altern (NT) unterzogen, um Veränderungen in der Elementzusammensetzung, pH-Wert, spezifischer Oberfläche, Porenvolumen und funktionellen Oberflächen-Gruppen zu analysieren. Die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) wurden angewendet, um die funktionellen Gruppen und die Mikrostruktur zu charakterisieren, und die BCR-Sequenzextractionsmethode wurde verwendet, um die Fraktionierungsverteilung von Cu, Cd und Pb zu zeigen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Behandlungen mit CDWs und CFTs den Kohlenstoffgehalt der Biokohle signifikant verringerten (mit einem maximalen Rückgang auf 47,70 %), den Sauerstoffgehalt erhöhten (bis zu 49,17 %) und die spezifische Oberfläche sowie das Porenvolumen erheblich steigerten. Der pH-Wert fiel von 9,91 auf 4,92 bzw. 4,99 für die CDWs und CFTs signifikant. Die FTIR-Analyse wies auf bemerkenswerte Veränderungen in Hydroxyl- und Carboxylfunktionsgruppen hin, und das SEM zeigte schwere mikrostrukturelle Schäden in der Biokohle nach den Behandlungen mit CDWs und CFTs. Die Analyse der Schwermetallfraktionierung zeigte, dass der austauschbare Cu-, Cd- und Pb-Gehalt nach der Behandlung mit CDWs signifikant anstieg und 31,40 %, 5,25 % und 6,79 % erreichte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Altern von Biokohle die physikochemischen Eigenschaften erheblich beeinflusst und die Bioverfügbarkeit von Schwermetallen erhöht, was Bedenken hinsichtlich der langfristigen Remediationswirksamkeit aufwirft.