孙宇晴助理教授在环境科学与生态学领域中科院一区Top期刊发表科研新成果

2024年10月13日，我院孙宇晴助理教授在国际权威期刊Science of the Total Environment，在线发表了题为“Unlocking the solution-phase molecular transformation of biochar during intensive rainfall events: Implications for the long-term carbon cycle under climate change”的研究论文。孙宇晴老师为该论文第一作者，香港理工大学Daniel Tsang教授为通讯作者，中山大学农业与生物技术学院为第一单位。

随着气候变化的加剧，生物炭在可溶相和固相之间的转换不明确，引发了关于生物炭在土壤中碳稳定性的问题。该研究深入分析了在模拟雨水的长期湿-干循环条件下，生物炭的可溶相和固相在分子层面上发生的转化。生物炭的性质，包括表面官能团和碳质结构，极大地影响了转化途径并导致稳定性的变化。

低温生物炭（450 ℃）上丰富的烷基（−CH3）被氧化成羟甲基（− CH2OH）或甲酰基（−CHO）。与此同时，酯（−COOC−）或肽（−CONHC−）键发生断裂，导致蛋白质或类脂有机碳的释放以及碳稳定性下降（通过H2O2 氧化测得，Æ从60.1%降至53.2%）。经过高温（750 ℃）热解过程后，在雨水淋溶作用下，生物炭仅发生表面羟基（−OH）的氧化和有限的键断裂，生物炭组成差异较小且稳定。然而，由于高温下CO2的活化作用，生物炭的碳结构更加脆弱，导致其碎片化、氧化和水合作用加剧，进而释放了类似单宁的有机碳，从而削弱了碳储存能力（Æ从81.2%降低到73.0%）。

该研究系统评估了在强降雨过程中生物炭的关键转化，为设计可持续的生物炭和实现碳中和提供了重要的科学依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176708

                                                                                                              初审：孙宇晴    审核：辛国荣    终审：程月华