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生物质炭源与小白菜PAHs吸收关联解析：含量差异与影响机制

一、引言

1.1研究背景与意义

多环芳烃（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是一类由两个或两个以上苯环以稠环形式相连的有机化合物，是最早被发现且数量最多的一类环境致癌物。其来源广泛，主要源于化石燃料（如石油、煤）的不完全燃烧、工业生产过程（如炼焦、炼油、化工）以及汽车尾气排放等人为活动。在自然环境中，PAHs具有高度的稳定性、生物累积性和“三致”效应（致癌、致畸、致突变），能够通过大气沉降、地表径流、污水灌溉等途径进入土壤，对土壤生态系统和人体健康构成严重威胁。据统计，全球每年因工业活动和人类生活排放到环境中的PAHs高达数百万吨，土壤作为PAHs的重要汇，其污染问题日益凸显，已成为全球关注的环境热点之一。

生物质炭作为一种由生物质在缺氧或低氧条件下热解产生的富含碳的固体材料，近年来在土壤改良、固碳减排、污染修复等领域受到广泛关注。其具有高度的孔隙性、较大的比表面积、丰富的表面官能团以及稳定的化学性质，这些特性使其能够有效改善土壤结构、提高土壤肥力、促进微生物活动，进而提升土壤质量和农作物产量。例如，在我国一些地区，将生物质炭施用于农田，显著提高了土壤的保水保肥能力，使农作物产量得到了不同程度的提升。同时，生物质炭对土壤中的重金属和有机污染物具有较强的吸附能力，能够降低污染物的生物有效性，减少其对环境的危害，是一种绿色、环保且可持续的土壤改良剂。

然而，生物质炭在制备过程中，由于原料种类、热解温度、热解时间等因素的差异，可能导致其自身携带一定量的PAHs。这些PAHs会随着生物质炭的施用进入土壤，从而对土壤环境和农作物安全产生潜在风险。已有研究表明，某些生物质炭中PAHs的含量甚至超过了土壤环境质量标准限值，这使得生物质炭的安全性和可持续性受到质疑。因此，深入研究不同来源生物质炭中PAHs的含量及其对农作物吸收PAHs的影响，对于科学评估生物质炭的环境风险、保障农产品质量安全具有重要的现实意义。

小白菜（BrassicachinensisL.）作为我国广泛种植和消费的蔬菜之一，具有生长周期短、产量高、易栽培等特点。其根系发达，对土壤中的养分和污染物具有较强的吸收能力。在实际农业生产中，小白菜常被种植于施用生物质炭的土壤中，因此，研究不同来源生物质炭对小白菜PAHs吸收的影响，不仅能够为小白菜的安全生产提供科学依据，还能为生物质炭在农业领域的合理应用提供参考，对于保障食品安全、维护生态平衡具有重要的理论和实践价值。

1.2国内外研究现状

在不同来源生物质炭中多环芳烃含量的研究方面，众多学者已开展了大量工作。研究表明，生物质炭中的PAHs含量受原料种类和热解条件的显著影响。例如，木材、秸秆、禽畜粪便等不同原料制备的生物质炭，其PAHs含量存在明显差异。其中，木材类生物质炭由于木质素含量较高，在热解过程中可能产生更多的PAHs前体物质，导致PAHs含量相对较高；而禽畜粪便类生物质炭，因其含有较多的氮、磷等元素，这些元素可能参与热解反应，影响PAHs的生成路径，使得其PAHs含量也呈现出独特的特征。

热解温度作为影响生物质炭PAHs含量的关键因素，也受到了广泛关注。一般来说，随着热解温度的升高，生物质炭中PAHs的含量呈现先增加后减少的趋势。在较低温度下，热解反应不完全，部分有机物未充分转化，导致PAHs生成量较少；而当温度升高到一定程度时，热解反应加剧，更多的PAHs前体物质被分解生成PAHs，使得PAHs含量增加；但当温度继续升高，PAHs可能会发生二次分解或转化，导致其含量降低。如某研究以松木屑为原料，在300-800°C的不同热解温度下制备生物质炭，发现当热解温度为500°C时，生物质炭中PAHs的含量达到峰值。

热解时间对生物质炭PAHs含量也有重要影响。适当延长热解时间，有利于热解反应的充分进行，使PAHs前体物质更完全地转化为PAHs，从而增加PAHs的含量。但热解时间过长，可能导致PAHs的分解或转化，反而降低其含量。有研究以玉米秸秆为原料，在固定热解温度下，分别设置不同的热解时间，结果表明，热解时间为2小时时，生物质炭中PAHs的含量相对较高。

在生物质炭对植物多环芳烃吸收影响的研究领域，目前的研究主要集中在生物质炭对土壤中PAHs的吸附解吸行为以及对植物生长和生理特性的影响上。大量研究表明，生物质炭具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，能够通过物理吸附作用将土壤中的PAHs固定在其表面，从而降低PAHs的生物有效性，减少植物对PAHs的吸收。