不同原料生物炭胶体迁移机制：zeta电位在离子强度与Cd2+环境中的主导作用

本研究通过柱实验与机器学习模型，揭示生物炭胶体（BCs）迁移性受zeta（ζ）电位主导的规律。研究发现不同原料生物炭在1mM离子强度（IS）下迁移率差异显著（MSP 70.0% > SS 51.2%），且Cd2+存在使迁移率骤降至4.0–10.2%。随机森林模型证实ζ电位是关键预测因子（R2=0.880），为污染修复中生物炭安全应用提供理论框架。

　　

Section snippets

Preparation of pyrogenic carbon colloids

五种生物炭源自英国生物炭研究中心（www.biochar.ac.uk/standard_materials.php），包括芒草秸秆颗粒（MSP）、油菜籽颗粒（OSR）、小麦秸秆颗粒（WSP）、软木颗粒（SWP）和污水污泥颗粒（SS），均经550°C热解制备。其理化性质见表1。简言之，这些生物炭呈现显著元素组成差异：例如SWP碳含量达85.5%，而SS碳含量较低（具体数值未完整提供）。

Physicochemical properties of biochar from various feedstocks

植物源生物炭（MSP、OSR、SWP、WSP）比SS表现出更高碳（C）含量和更低灰分（表1）。这种组成差异主要源于原料中木质素和纤维素含量的差异。富含木质素的原料倾向于产生更高碳含量、更低灰分和更低pH值的生物炭。相反，富含纤维素的原料含有更多挥发性物质（后续内容未完整提供）。

Conclusions

生物炭胶体（BCs）的迁移性对其在土壤和水体污染修复中的有效性至关重要。生物炭凭借卓越吸附能力被广泛应用于重金属、有机污染物和营养素的去除。然而，在实际应用中，从块状生物炭释放的胶体颗粒可能迁移至周边环境，潜在削弱其吸附性能并导致污染物二次扩散（内容截断）。