AbstractBiochar is a stable carbon-

Abstract
Biochar is a stable carbon-rich by-product synthesized through pyrolysis/carbonization of plant- and animal-based biomass. An increasing interest in the beneficial application of biochar has opened up multidisciplinary areas for science and engineering. The potential biochar applications include carbon sequestration, soil fertility improvement, pollution remediation, and agricultural by-product/waste recycling. The key parameters controlling its properties include pyrolysis temperature, residence time, heat transfer rate, and feedstock type. The efficacy of biochar in contaminant management depends on its surface area, pore size distribution and ion-exchange capacity. Physical architecture and molecular composition of biochar could be critical for practical application to soil and water. Relatively high pyrolysis temperatures generally produce biochars that are effective in the sorption of organic contaminants by increasing surface area, microporosity, and hydrophobicity; whereas the biochars obtained at low temperatures are more suitable for removing inorganic/polar organic contaminants by oxygen-containing functional groups, electrostatic attraction, and precipitation. However, due to complexity of soil–water system in nature, the effectiveness of biochars on remediation of various organic/inorganic contaminants is still uncertain. In this review, a succinct overview of current biochar use as a sorbent for contaminant management in soil and water is summarized and discussed.

Keywords
Black carbon; Charcoal; Activated carbon; Slow pyrolysis; Bioavailability; Amendment
1. Introduction
1.1. Background and biochar definition
The origin of biochar is connected to the ancient Amerindian populations in the Amazon region, locally known as Terra Preta de Indio, where dark earth was created through the use of slash-and-char techniques (Lehmann, 2009 and Lehmann and Joseph, 2009). Research on Terra Preta soils (Hortic Anthrosols) in Amazonia has revealed the effects of biochar on functionalization of soils. Especially, because the biochar has been known as an excellent soil amendment for soil fertility and sustainability, many researchers and farmers worldwide are paying attention to its hidden secrets. Biochar is also recognized as a very significant tool of environmental management (Lehmann and Joseph, 2009).

Biochar is a newly constructed scientific term. According to Lehmann and Joseph (2009), it is defined as “a carbon (C)-rich product when biomass such as wood, manure or leaves is heated in a closed container with little or unavailable air” ( Lehmann and Joseph, 2009). Shackley et al. (2012) defined biochar more descriptively as “the porous carbonaceous solid produced by the thermochemical conversion of organic materials in an oxygen depleted atmosphere that has physicochemical properties suitable for safe and long-term storage of carbon in the environment”. Verheijen et al. (2010) also defined biochar as “biomass that has been pyrolyzed in a zero or low oxygen environment applied to soil at a specific site that is expected to sustainably sequester C and concurrently improve soil functions under current and future management, while avoiding short- and long-term detrimental effects to the wider environment as well as human and animal health”. The International Biochar Initiative (IBI) standardized its definition as “a solid material obtained from the thermochemical conversion of biomass in an oxygen-limited environment” ( IBI, 2012). All of these definitions are directly or indirectly related to the biochar production condition and its application to soil. Lehmann and Joseph (2009) distinguished biochar operationally from charcoal. Primarily, the difference between these two terms lies in the end use. The charcoal is a source of charred organic matter for producing fuel and energy whereas the biochar can be applied for carbon sequestration and environmental management. The term hydrochar is closely related to biochar; however, it is distinguished by different condition like the hydrothermal carbonization of biomass ( Libra et al., 2011). In general, biochar is produced by dry carbonization or pyrolysis and gasification of biomass, whereas hydrochar is produced as a slurry in water by hydrothermal carbonization of biomass under pressure. The two chars differ widely in chemical and physical properties ( Bargmann et al., 2013).

1.2. Biochar for environmental management
Four major areas where biochar is being used in environmental management include (i) soil improvement, (ii) waste management, (iii) climate change mitigation, and (iv) energy production (Lehmann and Joseph, 2009).

Because of its high organic C content, biochar has the potential to serve as a soil conditioner to improve the physicochemical and biological properties of soils. Soil water retention capacity increases with increase in organic C. About 18% increase in the water holding capacity of soil containing biochar was reported (Glaser et al., 2002). Soil water holding capacity is related to hydrophobicity and surface area of biochar, and the improved soil structure following biochar application (Verheijen et al., 2010). A decrease of nutrient leaching due to biochar application has been also reported (Sohi et al., 2009). Biochar generally has a neutral to alkaline pH; however, acidic biochar has been also reported (Chan et al., 2007). The pH of biochar depends on various factors including feedstock type and the thermochemical process of production. The alkaline pH of biochar induces a liming effect on acidic soils, thereby possibly increasing plant productivity. The extent of liming effect of biochar depends on its acid neutralizing capacity that varies depending on the feedstock and pyrolysis temperature. For example, biochar derived from paper mill waste pyrolyzed at 550 °C had a liming value around 30% that of CaCO3 (Zweiten et al., 2010). Significant increases in seed germination, plant growth, and crop yields have been reported in the soils amended with biochars (Glaser et al., 2002). Applying biochar together with organic or inorganic fertilizers can even enhance crop yields (Lehmann et al., 2002). Increased microbial population and microbial activity in soils amended with biochar have also been observed (Verheijen et al., 2010 and Lehmann et al., 2011). Significant changes in soil microbial communities and enzyme activities influence biogeochemical processes in soils (Lehmann et al., 2011 and Awad et al., 2012). The effects of biochar on soil fauna have been scarcely studied besides a number of studies on earthworm activity in soil. Weyers and Spokas (2011) reported that the short-term negative effects altered to the long-term null effects on earthworm population in soils amended with biochar. Negative effects of biochar on earthworm population are postulated to be related to rise in soil pH by biochars derived from sludges, manures or crop residue. However, wood-based biochars showed null to positive impacts on earthworm population (Weyers and Spokas, 2011). Recently, Li et al. (2011) recommended that a wet biochar application to soil could help mitigate avoidance of earthworms by preventing desiccation.

One of the major issues with applying biochar is its priming effect on soil native C (Wardle et al., 2008 and Awad et al., 2013). Biochar accelerates the decomposition of soil native C (i.e. the positive priming effect) by improving microbial populations (Kuzyakov et al., 2009) and the chemical hydrolysis by increasing soil pH (Yu et al., 2013). On the contrary, others have shown that the biochar increases the adsorption of dissolved organic C (Kwon and Pignatello, 2005 and Zimmerman et al., 2011), thereby decreasing its decomposition rate (i.e. the negative priming effect). This negative priming effect has attributed to the toxicity of biochar, thereby resulting in a decrease in microbial activity (Zimmerman et al., 2011). It presumes that physicochemical properties of biochar such as mobile and resident organic matter, and sorption capacity would influence the priming effect of biochar on soil C. Therefore, it is worthwhile to completely characterize biochar before applying in soil.

Biochar has great potential for managing the waste stream originating from animals or plants; thus, decreasing the associated pollution loading to the environment. The use of waste biomass for biochar production is not only economical but also beneficial. The benefits mainly including energy production and climate change mitigation (Barrow, 2012). Waste biomass that has been extensively used to produce biochar includes crop residues, forestry waste, animal manure, food processing waste, paper mill waste, municipal solid waste, and sewage sludge (Brick, 2010, Chen et al., 2011a, Chen et al., 2011b and Cantrell et al., 2012; Enders et al., 2012). Notably, pyrolyzing the waste biomass, particularly animal manure and sewage sludge, kills any microbes present, thereby reducing the environmental health effects (Lehmann and Joseph, 2009). However, the persistence of toxic heavy metals in biochar developed from sewage sludge and municipal solid waste (Lu et al., 2012) must be carefully handled before long-term application to soils.

Converting biomass into biochar and its application to soils have been proposed as one of the best ways to mitigate climate change by sequestering C in soil (Lehmann et al., 2008). The long-term stability of biochar in soil is a key factor affecting a decrease of CO2 emissions into the atmosphere (Cheng et al., 2008, Kuzyakov et al., 2009 and Singh et al., 2012). A recent long-term experiment estimated that the mean residence time of C in biochars varies from 90 to 1600 years depending on the labile and intermediate stable C components (Singh et al., 2012). A few recent studies have shown that biochar can reduce nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions from soil by both biotic and abiotic mechanisms (Zweiten e

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นามธรรม
Biochar เป็นสินค้าพลอยอุดมไปด้วยคาร์บอนที่มีเสถียรภาพที่สังเคราะห์ทาง ชีวภาพ/carbonization ของชีวมวลจากพืช และสัตว์ ความสนใจเพิ่มขึ้นในการประยุกต์ใช้ประโยชน์ biochar ได้เปิดค่าพื้นที่ multidisciplinary สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม โปรแกรมประยุกต์ biochar อาจรวม sequestration คาร์บอน ปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน มลพิษ เพื่อ และเกษตร by-product/ขยะ รีไซเคิล พารามิเตอร์หลักที่ควบคุมคุณสมบัติรวมชีวภาพอุณหภูมิ เรสซิเดนซ์ อัตราการถ่ายโอนความร้อน ชนิดเวลา และวัตถุดิบ ประสิทธิภาพของ biochar สารปนเปื้อนจัดการขึ้นอยู่กับของพื้นที่ การกระจายขนาดของรูขุมขน และความจุแลกเปลี่ยนไอออน สถาปัตยกรรมทางกายภาพและองค์ประกอบโมเลกุลของ biochar อาจสำคัญสำหรับโปรแกรมประยุกต์ปฏิบัติการดินและน้ำ อุณหภูมิค่อนข้างสูงชีวภาพผลิต biochars ที่มีประสิทธิภาพในการดูดของสารปนเปื้อนอินทรีย์ โดยการ เพิ่มพื้นที่ผิว microporosity, hydrophobicity โดยทั่วไป ในขณะ biochars ได้ที่ อุณหภูมิต่ำจะเหมาะสำหรับเอาสารปนเปื้อนอินทรีย์อนินทรีย์/ขั้ว โดยประกอบด้วยออกซิเจนกลุ่ม functional งานเที่ยว และฝน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของระบบดิน – น้ำในธรรมชาติ ประสิทธิภาพของ biochars ในการแก้ไขข้อผิดพลาดของสารปนเปื้อนอินทรีย์/อนินทรีย์ต่าง ๆ นั้นยังคงไม่แน่นอน ในบทความนี้ ภาพรวมแบบรวบรัดของ biochar ปัจจุบันใช้เป็นที่ดูดซับสำหรับการจัดการสารปนเปื้อนในดินและน้ำสรุป และกล่าว

คำ
สีดำคาร์บอน ถ่าน คาร์บอน ไพโรไลซิช้า ชีวปริมาณออกฤทธิ์ แก้ไข
1 แนะนำ
1.1 กำหนดพื้นหลังและ biochar
จุดเริ่มต้นของ biochar เชื่อมต่อประชากร Amerindian โบราณในภูมิภาค Amazon ในท้องถิ่นเรียกว่า Indio de Preta Terra โลกมืดที่ถูกสร้างโดยใช้เทคนิคการเฉือน และอักขระ (Lehmann, 2009 และ Lehmann และ โจเซฟ 2009) วิจัย Terra Preta ดินเนื้อปูน (Hortic Anthrosols) ใน Amazonia ได้เปิดเผยผลกระทบของ biochar บน functionalization ของดินเนื้อปูน โดยเฉพาะ เนื่องจาก biochar ที่เป็นที่รู้จักการแก้ไขดินดีดินอุดมสมบูรณ์และความยั่งยืน นักวิจัยและเกษตรกรทั่วโลกจำนวนมากจะจ่ายให้ความสนใจกับความลับซ่อนอยู่ Biochar ยังได้รับการยอมรับเป็นเครื่องมือที่สำคัญมากของการจัดการสิ่งแวดล้อม (Lehmann และโจเซฟ 2009)

Biochar เป็นคำทางวิทยาศาสตร์ที่สร้างขึ้นใหม่ ตาม Lehmann และโจเซฟ (2009), มีกำหนดเป็น "ผลิตภัณฑ์คาร์บอน (C) -ริชเมื่อชีวมวลเช่นไม้ มูล หรือใบไม้เป็นอุ่นในภาชนะปิดมีน้อย หรืออากาศไม่" (Lehmann และโจเซฟ 2009) Shackley et al biochar กำหนด (2012) ขึ้น descriptively เป็น "แบบ porous carbonaceous ของแข็งผลิต โดยแปลง thermochemical วัสดุอินทรีย์ในบรรยากาศออกซิเจนหมดที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการจัดเก็บที่ปลอดภัย และระยะยาวของคาร์บอน physicochemical ในสิ่งแวดล้อม" Verheijen et al (2010) ยังกำหนด biochar เป็น "ชีวมวลที่ได้รับ pyrolyzed ในศูนย์ หรือออกซิเจนต่ำสภาพแวดล้อมที่ใช้กับดินที่ไซต์ที่ระบุที่คาดว่าจะฟื้นฟู sequester C และพร้อมปรับปรุงฟังก์ชันดินภายใต้การจัดการปัจจุบัน และอนาคต เลี่ยงสั้น และระยะยาวผลดีผลกระทบสิ่งแวดล้อมมากขึ้นรวมทั้งมนุษย์ และสัตว์ " นิยามความเป็น "ตัวแข็งวัสดุได้รับจากการแปลง thermochemical ของชีวมวลในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนจำกัด" มาตรฐานนานาชาติ Biochar ริ (กรรมาธิการ) (กรรมาธิการ 2012) ข้อกำหนดเหล่านี้ทั้งหมดโดยตรง หรือโดยทางอ้อมเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขการผลิต biochar และการประยุกต์ในดิน Lehmann และโจเซฟ (2009) ทั้ง biochar operationally จากถ่าน หลัก ความแตกต่างระหว่างสองพจน์เหล่านี้อยู่ในสิ้นสุดการใช้ ถ่านเป็นแหล่งอินทรีย์เหมือนถูกย่างสำหรับผลิตเชื้อเพลิงและพลังงาน โดยใช้การ biochar sequestration คาร์บอนและการจัดการสิ่งแวดล้อม Hydrochar คำว่าเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ biochar อย่างไรก็ตาม มันจะโดดเด่น ด้วยเงื่อนไขต่าง ๆ เช่น carbonization hydrothermal ของชีวมวล (ตุล et al., 2011) ทั่วไป biochar ผลิต carbonization แห้ง หรือชีวภาพ และการแปรสภาพเป็นแก๊สของชีวมวล ในขณะที่ hydrochar จะผลิตเป็นสารละลายในน้ำ โดย hydrothermal carbonization ของชีวมวลภายใต้ความกดดัน ข้อมูลอักขระสองแตกต่างกันในคุณสมบัติทางเคมี และกายภาพ (Bargmann et al., 2013)

1.2 Biochar สำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อม
พื้นที่หลักสี่ที่ biochar กำลังถูกใช้ในการจัดการสิ่งแวดล้อมรวมถึงการปรับปรุงคุณภาพดิน (i), (ii) เสียจัดการ, (iii) สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง และการผลิต (iv) พลังงาน (Lehmann และโจเซฟ 2009)

เพราะสูงอินทรีย์ C เนื้อหา biochar มีศักยภาพเพื่อเป็นการปรับดินเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ physicochemical และชีวภาพของดินเนื้อปูน ดินน้ำคงกำลังการผลิตเพิ่มขึ้นกับ C. อินทรีย์เพิ่มขึ้น ประมาณ 18% เพิ่มขึ้นในน้ำจับจุ biochar มีรายงานดิน (Glaser และ al., 2002) น้ำดินถือกำลังเกี่ยวข้องกับ hydrophobicity และพื้นที่ผิวของ biochar และโครงสร้างของดินดีขึ้นตาม biochar แอพลิเคชัน (Verheijen et al., 2010) การลดลงของธาตุอาหารละลายเนื่องจากโปรแกรมประยุกต์ biochar แล้วยังรายงาน (โซฮี et al., 2009) Biochar ได้กลางกับด่าง pH โดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม biochar เปรี้ยวแล้วยังรายงาน (จันทร์ร้อยเอ็ด al., 2007) PH ของ biochar ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ได้แก่ชนิดของวัตถุดิบและกระบวนการผลิต thermochemical ด่าง pH ของ biochar ก่อให้เกิดผล liming ในดินเนื้อปูนกรด การเพิ่มผลผลิตพืชจึงอาจ ขอบเขตของผลกระทบของ biochar ปูนขึ้นอยู่กับความจุ neutralizing ของกรดที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัตถุดิบและไพโรไลซิ ตัวอย่าง biochar มาจากกระดาษสี pyrolyzed ที่ 550 ° C มีค่า liming ประมาณ 30% ของ CaCO3 (Zweiten et al., 2010) มีการรายงานเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการงอกของเมล็ดพืช พืชเจริญเติบโต และผลผลิตของพืชในดินเนื้อปูนที่แก้ไขกับ biochars (Glaser และ al., 2002) ใช้ร่วมกับปุ๋ยอินทรีย์ หรืออนินทรีย์ biochar แม้สามารถเพิ่มผลผลิตพืช (Lehmann และ al., 2002) เพิ่มประชากรจุลินทรีย์และกิจกรรมจุลินทรีย์ในดินเนื้อปูนที่แก้ไขกับ biochar ได้ยังถูกตรวจสอบ (Verheijen et al., 2010 และ Lehmann et al., 2011) เปลี่ยนแปลงที่สำคัญในดินจุลินทรีย์เอนไซม์และชุมชนกิจกรรมมีผลต่อกระบวนการ biogeochemical ในดินเนื้อปูน (Lehmann et al., 2011 และบินอะวาด et al., 2012) ศึกษาผลกระทบของ biochar บนดินสัตว์นอกเหนือจากจำนวนของการศึกษากิจกรรมของไส้เดือนดินในดินแทบ Weyers และ Spokas (2011) รายงานว่า ผลลบระยะสั้นเพื่อผลระยะยาวที่เป็น null ประชากรไส้เดือนดินในดินเนื้อปูนแก้ไข ด้วย biochar ผลลบของ biochar ประชากรไส้เดือนดินอยู่ postulated เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นในดินค่า pH โดย biochars มา sludges, manures หรือสารตกค้างพืช อย่างไรก็ตาม biochars ไม้โดยพบเป็น null เพื่อผลกระทบบวกประชากรไส้เดือนดิน (Weyers และ Spokas, 2011) ล่าสุด Li et al (2011) แนะนำว่า สมัคร biochar เปียกในดินจะช่วยลดหลีกเลี่ยงของไส้เดือน โดยป้องกัน desiccation

ประเด็นสำคัญกับใช้ biochar อยู่มีผลด้วยภาษา C (Wardle et al., 2008 และบินอะวาด et al., 2013) ของดิน Biochar ช่วยเร่งการเน่าของดิน (เช่นภาษา C ผลบวกด้วย) โดยการปรับปรุงประชากรจุลินทรีย์ (Kuzyakov et al., 2009) และไฮโตรไลซ์เคมีโดยค่า pH ดินเพิ่มขึ้น (Yu et al., 2013) ดอก อื่น ๆ ได้แสดงว่า biochar ที่เพิ่มของละลายอินทรีย์ C (Kwon และ Pignatello, 2005 และ Zimmerman et al., 2011), ซึ่งช่วยลดอัตราการแยกส่วนประกอบ (เช่นผลลบด้วย) ลบด้วยผลนี้ได้บันทึกความเป็นพิษของ biochar จึงเกิดการลดลงของกิจกรรมจุลินทรีย์ (Zimmerman et al., 2011) มัน presumes ว่า เรื่องคุณสมบัติ physicochemical ของ biochar เช่นมือถือ และประจำอินทรีย์ และกำลังดูดจะมีอิทธิพลต่อด้วยผลของ biochar ดินค ดังนั้น จึงคุ้มค่าที่จะกำหนดลักษณะ biochar อย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะใช้ในดิน

Biochar มีศักยภาพที่ดีสำหรับการจัดการกระแสเสียที่เกิดจากสัตว์หรือพืช ดังนั้น ลดมลพิษเกี่ยวข้องโหลดเพื่อสิ่งแวดล้อม การใช้ของเสียชีวมวลสำหรับผลิต biochar จะไม่เพียงประหยัด แต่ยังประโยชน์ ประโยชน์ส่วนใหญ่รวมทั้งการผลิตพลังงานและสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงบรรเทาสาธารณภัย (บาร์โร 2012) ชีวมวลขยะที่มีอย่างกว้างขวางในการผลิต biochar มีตกค้างพืช เสียป่าไม้ มูลสัตว์ อาหารขยะ กระดาษโรงงานขยะ ขยะเทศบาล และกากตะกอน (อิฐ 2010, Chen et al., 2011a, Chen et al., 2011b และ al. Cantrell ร้อยเอ็ด 2012 สาขาร้อยเอ็ด al., 2012) ยวด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสัตว์ปุ๋ยพืชสดและกากตะกอน pyrolyzing ชีวมวลขยะ ฆ่ามีจุลินทรีย์อยู่ จึงช่วยลดผลกระทบสิ่งแวดล้อมสุขภาพ (Lehmann และโจเซฟ 2009) อย่างไรก็ตาม การคงอยู่ของโลหะหนักเป็นพิษ biochar พัฒนาจากกากตะกอน และเทศบาลขยะ (Lu et al., 2012) ต้องมีจัดการอย่างระมัดระวังก่อนระยะยาวกับดินเนื้อปูน

แปลงชีวมวลเป็น biochar และการประยุกต์กับดินเนื้อปูนได้รับการเสนอเป็นหนึ่งในวิธีดีที่สุดเพื่อลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยแนว C ในดิน (Lehmann et al., 2008) ความมั่นคงระยะยาวของ biochar ในดินเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการลดลงของการปล่อย CO2 สู่ชั้นบรรยากาศ (Cheng et al., 2008, Kuzyakov et al., 2009 และสิงห์ร้อยเอ็ด al., 2012) การทดลองระยะยาวล่าสุดประเมินว่า เวลาพำนักเฉลี่ยของ C ใน biochars ตั้งแต่ 90 ถึงปี 1600 ตาม labile และกลางมั่นคง C ส่วนประกอบ (สิงห์ร้อยเอ็ด al., 2012) การศึกษาล่าสุดกี่ได้แสดง biochar นั้นสามารถลดไนตรัสออกไซด์ (N2O) และปล่อยก๊าซมีเทน (CH4) จากดิน โดยกลไก biotic และ abiotic (Zweiten e

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ไบโอชาร์นามธรรม
เป็นมั่นคง รวยได้โดยไพโรไลซิสกากคาร์บอน / คาร์บอนในพืชและสัตว์สามารถใช้ ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการใช้ประโยชน์ของไบโอชาร์ได้เปิดพื้นที่สหสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม การใช้งานไบโอชาร์ศักยภาพการกักเก็บคาร์บอน ได้แก่ การปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน , การฟื้นฟู , มลพิษและวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร / ขยะรีไซเคิล คีย์พารามิเตอร์การควบคุมคุณสมบัติของมันรวมถึงอุณหภูมิ , ระยะเวลาการเผา อัตราการถ่ายเทความร้อนและประเภทของวัตถุดิบ ประสิทธิภาพของไบโอชาร์ในการจัดการสารปนเปื้อนขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของรูขุมขนและความจุขนาด 2 .สถาปัตยกรรมทางกายภาพและองค์ประกอบของโมเลกุลไบโอชาร์อาจจะสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้งานจริงกับดินและน้ำ อุณหภูมิการเผาค่อนข้างสูงโดยทั่วไปผลิต biochars ที่มีประสิทธิภาพในการดูดซับสารปนเปื้อนอินทรีย์โดยการเพิ่มพื้นที่ผิว microporosity และไม่ชอบ ;ส่วน biochars ที่ได้รับอุณหภูมิต่ำจะเหมาะสำหรับการลบสิ่งปนเปื้อนอินทรีย์ อนินทรีย์ / ขั้วโลกโดย oxygen-containing กลุ่ม , สถานที่ , ไฟฟ้าสถิต การทำงานและการตกตะกอน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของระบบน้ำและดินในธรรมชาติ ประสิทธิภาพของ biochars ในการฟื้นฟูต่างๆ อินทรีย์ / อนินทรีย์ปนเปื้อนยังคงไม่แน่นอน ในการตรวจสอบนี้ภาพรวมของการใช้ไบโอชาร์ในปัจจุบันเป็นมาตรฐานสำหรับการจัดการสารปนเปื้อนในดิน และดูดซับน้ำได้สรุป และกล่าวถึง ข้อสังเกต

สีดำคาร์บอน ; ถ่าน ; ถ่านลิกไนต์การแก้ไข ; ช้า ; ;
1 บทนำ
1.1 . ภูมิหลังและไบโอชาร์คำนิยาม
ที่มาของไบโอชาร์เชื่อมต่อกับประชากรในภูมิภาค Amazon เมื นเดียนโบราณ ,ในประเทศที่เรียกว่า Terra เปรต de เมืองอินดิโอ , ที่โลกมืดที่ถูกสร้างขึ้นผ่านการใช้ฟันและ char เทคนิค ( เลห์มันน์ 2009 และ เลห์มันน์ โจเซฟ , 2009 ) งานวิจัยเกี่ยวกับ Terra เปรตดิน ( hortic anthrosols ) ใน Amazon ได้เปิดเผยผลของไบโอชาร์ใน functionalization ของดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะไบโอชาร์ได้ถูกเรียกว่าเป็นการแก้ไขดินที่ดีสำหรับความอุดมสมบูรณ์ของดิน และความยั่งยืน นักวิจัยและเกษตรกรจำนวนมากทั่วโลกจะให้ความสนใจกับความลับที่ซ่อนอยู่ของ ไบโอชาร์ยังได้รับการยอมรับเป็นเครื่องมือสำคัญของการจัดการสิ่งแวดล้อม ( เลห์มันน์และโจเซฟ , 2009 ) .

ไบโอชาร์ถูกสร้างขึ้นใหม่ทางวิทยาศาสตร์ในระยะ ตามเลห์แมน โยเซฟ ( 2009 )มันหมายถึง " เป็น คาร์บอน ( C ) - ผลิตภัณฑ์เมื่อมวลชีวภาพ เช่น ไม้รวย ปุ๋ยคอก หรือใบ จะอุ่นในภาชนะปิดที่มีน้อยหรือไม่มีอากาศ " ( เลห์มันน์และโจเซฟ , 2009 ) แชคลีย์ et al .( 2012 ) กำหนดไบโอชาร์เพิ่มเติมวิธีการ " ที่ประกอบด้วยคาร์บอนที่มีรูพรุนที่เป็นของแข็งที่ผลิตโดยเคมีความร้อนการแปลงวัสดุอินทรีย์ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนหมดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เหมาะสมสำหรับการเก็บรักษาที่ปลอดภัย และระยะยาวของคาร์บอนในสภาพแวดล้อม " verheijen et al .( 2010 ) ยังกำหนดไบโอชาร์เป็นชีวมวลที่ได้ถูกเผาในบรรยากาศในศูนย์หรือสภาพแวดล้อมที่ออกซิเจนต่ำ ดินที่ใช้กับเว็บไซต์ที่เฉพาะเจาะจงที่คาดว่าจะยั่งยืน Sequester C และพร้อมปรับปรุงหน้าที่ดินภายใต้การจัดการในปัจจุบันและอนาคต ในขณะที่หลีกเลี่ยงระยะสั้นและระยะยาวมีผลกับกว้างสภาพแวดล้อมเช่นเดียวกับสุขภาพของมนุษย์ " และ สัตว์ความคิดริเริ่มไบโอชาร์ อินเตอร์เนชั่นแนล ( มีนัย ) มาตรฐานของคำจำกัดความว่า " วัสดุแข็งที่ได้จากการแปลงเคมีความร้อนของชีวมวลในออกซิเจนจำกัดสิ่งแวดล้อม " ( มีนัย , 2012 ) ทั้งหมดของคำนิยามเหล่านี้จะโดยตรงหรือโดยอ้อมที่เกี่ยวข้องกับสภาพการผลิตไบโอชาร์และการประยุกต์ในดิน เลห์มันน์ โจเซฟ ( 2009 ) ไบโอชาร์ดี แตกต่างจากถ่านไม้หลักความแตกต่างระหว่างเงื่อนไขที่สองเหล่านี้อยู่ในสุดใช้ ถ่านเป็นแหล่งของอินทรียวัตถุที่ไหม้เกรียม เพื่อผลิตเชื้อเพลิงและพลังงานในขณะที่ไบโอชาร์สามารถนำมาใช้สำหรับการกักเก็บคาร์บอน และการจัดการสิ่งแวดล้อม คำ hydrochar เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับไบโอชาร์ อย่างไรก็ตามมันมีความโดดเด่นที่แตกต่างกัน อาการเหมือนถ่านด้วยมวลชีวภาพ ( ราศีตุลย์ et al . , 2011 ) ในทั่วไป , ไบโอชาร์ผลิตโดยการไพโรไลซิสของชีวมวลและก๊าซแห้ง หรือส่วน hydrochar ผลิตเป็นสารละลายในน้ำโดยใช้ถ่านด้วยมวลชีวภาพภายใต้ความกดดัน สองตัวอักษรที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวางในทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ ( bargmann et al . ,2013 ) .

1.2 ไบโอชาร์สำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อม
สี่พื้นที่หลักที่ไบโอชาร์ถูกใช้ในการจัดการสิ่งแวดล้อม ได้แก่ ( 1 ) การปรับปรุงดิน ( 2 ) การจัดการของเสีย ( 3 ) ลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และ ( 4 ) การผลิตพลังงาน ( เลห์มันน์และโจเซฟ , 2009 )

เพราะมันสูงอินทรีย์ C เนื้อหาไบโอชาร์มีศักยภาพที่จะเป็นดินปรับอากาศเพื่อปรับปรุงลักษณะและคุณสมบัติทางชีวภาพของดิน น้ำในดินการเพิ่มความจุเพิ่มขึ้นในอินทรีย์ C เพิ่มขึ้นประมาณ 18% ในการจับน้ำดินที่มีความจุของไบโอชาร์ถูกรายงาน ( Glaser et al . , 2002 ) ดินน้ำความจุถือ เป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิวของบรรจุภัณฑ์ไบโอชาร์ ,และปรับปรุงโครงสร้างดินตามไบโอชาร์โปรแกรม ( verheijen et al . , 2010 ) การลดลงของสารอาหารละลายเนื่องจากไบโอชาร์โปรแกรมได้รับการรายงานยัง ( sohi et al . , 2009 ) ไบโอชาร์โดยทั่วไปมี pH เป็นกลางถึงเป็นด่าง อย่างไรก็ตาม มีรายงานว่าไบโอชาร์เปรี้ยวยัง ( ชาน et al . , 2007 )pH ของไบโอชาร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆรวมทั้งชนิดวัตถุดิบและกระบวนการเคมีความร้อนของการผลิต ความเป็นกรดด่างของไบโอชาร์ ทำให้ปูนต่อดินเปรี้ยว งบอาจจะเพิ่มผลผลิตพืช ขอบเขตของปูนผลของไบโอชาร์ขึ้นอยู่กับ acid neutralizing ความจุที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและอุณหภูมิไพโรไลซีส ตัวอย่างเช่นไบโอชาร์มาจากโรงงานกระดาษขยะถูกเผาในบรรยากาศที่ 550 องศา C มีปูนมูลค่าประมาณ 30% ของ CaCO3 ( zweiten et al . , 2010 ) เพิ่มขึ้นอย่างมากในการงอกของเมล็ด เมล็ด การเจริญเติบโตของพืช และผลผลิตที่ได้รับรายงานในดินที่ผสมกับ biochars ( Glaser et al . , 2002 ) การใช้ไบโอชาร์ร่วมกับปุ๋ยอินทรีย์หรืออนินทรีย์ สามารถเพิ่มผลผลิตพืช ( เลห์มันน์ et al . , 2002 )เพิ่มประชากรจุลินทรีย์และกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดินที่ผสมกับไบโอชาร์ยังได้สังเกต ( verheijen et al . , 2010 และเลห์มันน์ et al . , 2011 ) การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในชุมชน และกิจกรรมเอนไซม์ของจุลินทรีย์ดินในดินที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการชีวธรณีเคมี ( เลห์มันน์ et al . , 2011 และแอท et al . , 2012 )ผลของไบโอชาร์ในพืชดินได้รับแทบจะไม่เรียน นอกจากนี้ตัวเลขของกิจกรรมการศึกษาไส้เดือนในดิน และ weyers spokas ( 2011 ) รายงานว่า ผลกระทบระยะสั้น ระยะยาวในการต่อประชากรไส้เดือนในดินที่ผสมกับไบโอชาร์ .ผลกระทบเชิงลบของไบโอชาร์ประชากรไส้เดือนจะไหลจะสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นในดินโดย biochars ได้มาจากกากตะกอนหรือพืชสด , กาก อย่างไรก็ตาม ไม้ biochars พบ null เพื่อเป็นประโยชน์ต่อประชากรไส้เดือน ( weyers และ spokas , 2011 ) เมื่อเร็ว ๆนี้ , Li et al .( 2011 ) แนะนำโปรแกรมไบโอชาร์เปียกดินช่วยลดเลี่ยงไส้เดือนโดยการป้องกันการผึ่งให้แห้ง

หนึ่งในประเด็นหลักที่มีการใช้ไบโอชาร์เป็นดินรองพื้นผลภาษา C ( วอร์เดิล et al . , 2008 และแอท et al . , 2013 ) ไบโอชาร์เร่งการสลายตัวของดินพื้นเมือง C ( เช่นผลรองพื้นบวก ) โดยการปรับปรุงประชากรจุลินทรีย์ ( kuzyakov et al . , 2009 ) และสารเคมีย่อยสลาย โดยการเพิ่ม pH ดิน ( ยู et al . , 2013 ) ในทางตรงกันข้าม , คนอื่น ๆได้แสดงให้เห็นว่าไบโอชาร์เพิ่มการดูดซับละลายอินทรีย์ C ( ควอน และ pignatello 2005 และ Zimmerman et al . , 2011 ) , เพื่อลดอัตราการสลายตัว ( เช่นผลรองพื้นลบ )รองพื้นนี้ลบผลกระทบเกิดจากความเป็นพิษของไบโอชาร์จึงส่งผลให้ลดกิจกรรมของจุลินทรีย์ ( Zimmerman et al . , 2011 ) มันคิดว่าสมบัติทางเคมีและกายภาพของไบโอชาร์เช่นโทรศัพท์มือถือและอินทรียวัตถุถิ่นที่อยู่ และความจุการดูดซับจะมีอิทธิพลต่อผลของดินรองพื้นไบโอชาร์ ซี ดังนั้นมันคุ้มค่าที่จะสมบูรณ์ลักษณะไบโอชาร์ก่อนที่จะใช้ในดิน

ไบโอชาร์มีศักยภาพที่ดีสำหรับการจัดการกระแสของเสียที่มาจากสัตว์หรือพืช ดังนั้น การลดมลพิษ การเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อม การใช้ชีวมวลของเสียเพื่อการผลิตไบโอชาร์ไม่เพียงประหยัด แต่ประโยชน์ยัง .ประโยชน์ส่วนใหญ่รวมทั้งการผลิตและลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศพลังงาน ( Barrow , 2012 ) เศษวัสดุที่ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตไบโอชาร์รวมถึงพืชตกค้าง ป่าไม้ ขยะ มูลสัตว์ ขยะ อาหารแปรรูป ของเสียจากโรงงานกระดาษ ขยะ และกากตะกอน ( อิฐ ) , Chen et al . , 2011a Chen et al . , 2011b และผู้คนได้ et al . , et al , 2012 ; เอนเดิร์ส . 2555 )โดยเฉพาะ pyrolyzing ของเสียชีวมวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ปุ๋ยคอก และกากตะกอน ฆ่าเชื้อโรคใด ๆจึงช่วยลดผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม สุขภาพ เลห์มันน์ โจเซฟ , 2009 ) อย่างไรก็ตาม การคงอยู่ของโลหะหนักที่เป็นพิษในไบโอชาร์พัฒนาจากกากตะกอนน้ำเสีย และขยะมูลฝอยเทศบาล ( Lu et al . , 2012 ) จะต้องได้รับการดูแลอย่างระมัดระวังก่อนที่โปรแกรมระยะยาวเพื่อดิน

การแปลงชีวมวลเป็นไบโอชาร์และการประยุกต์ในดินได้ถูกเสนอเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดเพื่อลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยอายัด C ในดิน ( เลห์มันน์ et al . , 2008 ) ยาวเสถียรภาพของไบโอชาร์ในดินเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการลดลงของการปล่อย CO2 สู่บรรยากาศ ( เฉิง et al . , 2008 , kuzyakov et al . , 2009 และ Singh et al . , 2012 )ล่าสุดระยะยาวการทดลองคาดว่าหมายถึงระยะเวลาที่ C ใน biochars แตกต่างกันจาก 90 ถึง 1600 ปีขึ้นอยู่กับที่และกลางมั่นคง C ส่วนประกอบ ( Singh et al . , 2012 ) การศึกษาล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าไบโอชาร์น้อยสามารถลดก๊าซไนตรัสออกไซด์ ( N2O ) และก๊าซมีเทน ( ร่าง ) มลพิษจากดิน โดยทั้งมีชีวิตและไม่มีชีวิตได้อย่างเหมาะสม กลไก ( zweiten อี