硼掺杂生物炭活化过硫酸铵降解二氯喹啉酸：性能机制与农业环境应用

针对农业灌溉水中持久性除草剂二氯喹啉酸（QC）污染问题，研究人员通过茶渣与硼酸一步热解合成硼掺杂生物炭（BBC），激活过硫酸铵（APS）实现QC高效降解（30分钟去除率91%）。该研究揭示了BC2O基团介导的电子转移与非自由基路径（1O2主导）的活化机制，并通过盆栽实验证实系统可缓解QC对烟草的药害并促进生长，为农业环境修复提供新策略。

　　

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在农业生产中，二氯喹啉酸（Quinclorac, QC）作为高效除草剂被广泛使用，但其持久性和迁移性导致灌溉水污染，尤其对茄科作物（如烟草）产生严重药害。传统处理方法难以兼顾高效性与环境友好性，而过硫酸盐高级氧化工艺（PS-AOPs）虽能降解污染物，却面临催化剂性能不足、机制不明确等问题。针对这一挑战，湖南农业大学等机构的研究团队创新性地利用废弃茶渣与硼酸制备硼掺杂生物炭（BBC），通过激活过硫酸铵（APS）实现QC的高效降解，相关成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

研究采用茶渣与硼酸混合热解的一步法合成BBC，结合扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和密度泛函理论（DFT）计算分析材料特性，通过淬灭实验和液相色谱-质谱（LC-MS）解析降解机制，并利用盆栽实验评估系统对烟草生长的影响。

Characterizations部分
SEM显示BBC-600形成多孔结构与纳米微球（图1a-e），比表面积显著提升。XPS证实BC₂O基团的存在（图2b），DFT计算表明硼掺杂改变碳层电子分布，促进电子转移能力。

Conclusions部分
在最佳条件（0.5 g/L BBC, 0.5 mM APS）下，QC降解率达91.4%。机制研究表明，BC₂O基团作为关键活性位点，通过电子转移和单线态氧（¹O₂）非自由基路径降解QC，LC-MS鉴定出7种低毒中间体。盆栽实验证实BBC/APS系统可消除QC对烟草的抑制，并促进其生物量增加35%。

该研究的意义在于：1）开发了低成本、低能耗的BBC合成方法；2）阐明了BC₂O基团主导的APS活化机制；3）证实APS分解产物可作氮肥，实现污染治理与土壤改良协同。研究为农业环境中除草剂残留治理提供了理论依据和技术支撑，尤其适用于烟草等经济作物的安全生产。作者Can Ye等强调，未来需进一步优化BBC规模化制备工艺并评估长期田间应用效果。