1. 研究目的与意义
1.1研究背景：生物炭有别于一般用于燃料之传统木炭，是一种作为土壤改良剂的木炭，是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要的成分是碳分子，能帮助植物生长，可应用于农业用途以及碳收集及储存使用。制作生物炭的现代方法是在低氧环境下用高温加热植物垃圾，使其分解，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化。随着热解温度的升高,生物炭比表面积与孔容积增大,孔径变小,表面羧基、内酯基与酚羟基等酸性官能团数量减少。生物炭所具备原料来源广、比表面积大、孔隙发达、稳定性强等特征而得到了越来越多的关注,现已成为土壤环境修复领域的研究热点。而如今气候专家找到了更环保清洁的方式，工业规模二氧化碳固定，利用巨型微波熔炉将二氧化碳固定在'生物炭'中，然后进行掩埋，这项技术每年可以减少向空气中排放几十亿吨二氧化碳。然而,生物炭进入环境后,在非生物和生物的作用下会被老化,其物理、化学性质都会发生变化。随着老化的进行,生物炭逐渐由表面到内部进行降解,苯环结构由大变小,表面含氧官能团增加，导致生物炭的比表面积和孔体积降低,从而降低了生物炭的吸附能力。同时,老化和改性可能会降低生物炭在环境中的稳定性,导致生物炭内源污染物的释放。生物炭在环境系统中的老化、作用的持久性及在这些动态过程中性质的变化,会对其环境效应产生影响。
持久性有机污染物作为一种典型的环境污染物，具有高毒性(可致畸、致癌、致突变)、长期残留性、半挥发性和高脂溶性的特征。可以在食物链中富集传递，在动物体内的脂肪中聚集，引起过敏、先天缺陷、癌症、免疫系统和生殖器官受损并且流动性很强，能够通过多种传输途径在全球迁移分配，对人体健康和生态环境具有严重的危害。DDT作为最常见的有机污染物，几乎对所有的昆虫都非常有效。二战期间，DDT的使用范围迅速扩大到全世界范围，而且在疟疾、痢疾等疾病的治疗方面卓有成效，救治了很多生命，还带来了农作物的增产。但DDT具有较低的急毒性和较长的持久性，长期在生物体内富集会扰乱生物的荷尔蒙分泌，已有的医学研究还表明了它对人类的肝脏功能和形态有影响，并有明显的致癌性能，对人体有极大伤害。DDT有较高的稳定性和持久性，用药6个月后的农田里，仍可检测到DDT的蒸发。虽然DDT已经在国际上禁用，但长期大量的使用势必使其在土壤中有大量残留，而生物炭对其降解有很大功效。另一种有机污染物阿特拉津是内吸选择性苗前、苗后除草剂。由于具有优良的除草功效，且价格便宜，阿特拉津目前世界有80多个国家使用。现在，阿特拉津在我国长江黄河淮河等领域的地表水中均检测到残留，甚至在地下水中也陆续发现其残留，阿特拉津具有内分泌干扰作用，能影响动物类固醇激素的合成，具有很强的技术效应。其在环境水域中水溶性强，结构稳定，半衰期长，难以降解。随着时间的推移，阿特拉津的污染全球性、环境持久性和内分泌干扰等特性所引起的健康与环境问题引起了世界各国的高度重视。
基于此，生物炭对污染物的吸附性能成为解决此类问题的关键。吸附指当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄的现象，也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。吸附法由于其具有操作建议成本效益高等优势，在污染治理方面应用广泛，相比于传统吸附材料，生物炭具有原材料丰富比表面积大成本低廉等优势，但其表面官能团的丰富度有限，经适量改性可以增加生物炭的吸附活性，从而提高其吸附性能。
2. 研究内容与预期目标
2.1研究主要内容
1、生物炭的来源、制备和应用。
2、影响生物炭吸附性能的主要理化性质及其表征方法（如孔隙度和比表面积，元素组成，表面官能团，有机碳、芳香性官能团、矿物等）
3. 研究方法与步骤
3.1拟采用的研究方法：通过查阅大量已有文献，归纳整理现有的生物炭制备方法及应用、生物炭对有机污染物吸附和解吸的影响、生物炭对土壤修复可行性的分析。梳理出生物炭降解污染物、修复土壤的优势，进行总结。
3.2研究步骤
4. 参考文献
Yousaf, B.; Liu, G.; Abbas, Q.; Ullah, H.; Wang, R.; Zia-ur-Rehman, M.; Amina; Niu, Z. Comparative effects of biochar-nanosheets and conventional organic-amendments on health risks abatement of potentially toxic elements via consumption of wheat grown on industrially contaminated-soil. Chemosphere 2018, 192, 161-170.
Sun, B. B.; Lian, F.; Bao, Q. L.; Liu, Z. Q.; Song, Z. G.; Zhu, L. Y. Impact of low molecular weight organic acids (LMWOAs) on biochar micropores and sorption properties for sulfamethoxazole. Environmental Pollution 2016, 214, 142-148.
Ren, X. H.; Sun, H. W.; Wang, F.; Cao, F. M. The changes in biochar properties and sorption capacities after being cultured with wheat for 3 months. Chemosphere 2016, 144, 2257-2263.
5. 工作计划
| 序号 | 起迄日期 | 工作内容 |
| 1 | 1.10-3.8 | 查阅和研究文献资料，完成英文翻译； |
| 2 | 3.9-3.27 | 撰写开题报告；构思论文框架。 |
| 3 | 3.28-5.10 | 撰写论文。中期检查暂定4月15日（周三）下午，PPT报告研究计划和进度。 |
| 4 | 5.11-6.10 | 撰写和修改论文，制作答辩PPT，查重；完善修改论文 |
| 5 | 6.13（暂定） | 毕业论文答辩 |
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