农业环境科学学报

作者：范润川,郝才伟,李文博,朱英,郑蕾,程红光,杨凯

单位：北京师范大学水科学研究院, 北京 100875,西藏大唐扎拉水电开发有限公司, 西藏 昌都 854000,西藏大唐扎拉水电开发有限公司, 西藏 昌都 854000,齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所, 济南 250000,北京师范大学水科学研究院, 北京 100875,北京师范大学水科学研究院, 北京 100875,北京师范大学水科学研究院, 北京 100875

关键词：老化,生物炭,理化性质,结构特征,热稳定性,稳定性系数,

基金：国家自然科学基金项目（41907095）；山东省自然科学基金项目（ZR2021ME214）；西藏玉曲河扎拉水电站施工扰动区生态修复规划及生态技术研究（CDT-YQH-ZL-X-[2023]-005）

为探究物理老化对秸秆生物炭理化性质和热稳定性的影响，采用干湿交替和冻融循环2种人工加速老化方法对不同热解温度(300、400、500℃)下制备的小麦秸秆生物炭(WBC300、WBC400、WBC500)和玉米秸秆生物炭(MBC300、MBC400、MBC500)进行老化试验，对比分析新鲜和老化生物炭的理化性质和热分解特征，并采用稳定性系数(R50)评估其固碳潜力。结果表明：相同温度下制备的WBC表现出更高的芳香化程度，而MBC因其更高灰分含量显示出更强的稳定性。制备温度的升高通过促进碳化反应提升了生物炭的芳香化程度和R50。干湿交替和冻融循环老化通过表面氧化反应使生物炭pH值降低、亲水性和极性增强。2种老化处理均导致500℃生物炭的介孔数量增加，从而使其比表面积增大，其中干湿交替的周期性蒸发作用对孔隙结构的改造更为显著，这种效应在MBC500中表现最为突出。2种老化处理均使WBC500的热稳定性明显增强，但却均导致MBC300和MBC400的热稳定性降低，这种差异主要源于原料组分和氧化程度不同。不同温度下制备的WBC经2种老化处理后R50显著提升了2.18%~5.80%，而仅MBC500经干湿交替老化后R50显著增加了2.31%。研究表明，高温秸秆生物炭经老化后具有更优的孔隙结构和固碳潜力，且受原料特性影响显著。

来源：2026年第5期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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