近日，我院王刘炜博士为第一作者的研究论文在环境领域国际知名期刊、国产SCI期刊《生物炭》（Biochar）（IF=13.5，中国科学院一区Top）正式刊出，论文题目为“Engineered biochar composite with minerals: organo-mineral interactions, physicochemical changes, and implications for practical application”（矿物改性功能生物炭：有机-矿物相互作用机制、理化性质与实际应用）。论文以自然界中热解碳（Pyrogenic carbon）与矿物的相互作用机制为切入点，采用类比研究的思路，重点探讨了应用于环境工程的矿物改性功能生物炭（Biochar-mineral composite）的理化性质及强化机制。

在自然界中，森林火灾等过程产生的热解碳广泛存在于土壤、地表水体等各类环境介质中；作为被誉为“黑色黄金”的生物炭的天然存在形态，热解碳与黏土矿物、铁氧化物等天然矿物的相互作用，是地表碳循环过程中长期固碳的关键环节之一。在物理吸附、表面络合等微观作用机理的驱动下，热解碳能够与矿物形成有机-矿物复合体（Organo-mineral complex），进而有效提升碳元素的稳定性、减缓碳排放。在气候变化与人类活动带来的诸多挑战下，这一自然过程为人工创制高性能环境材料提供了宝贵的参照范本，也为减污降碳协同增效提供了新的思路。

基于这一科学认知，本研究系统梳理了近年来矿物改性功能生物炭的相关研究进展，提出了矿物改性功能生物炭的分类方法，总结了矿物的改性合成策略，并通过定量分析探究了矿物改性对材料灰分、元素组成及孔隙结构的影响，最终明确了矿物对生物炭材料的改性强化机制。研究发现，矿物改性普遍可提升材料的碳稳定性、灰分含量、含氧官能团丰度与极性，这些变化不仅有助于提升材料的长效性、降低其所含多环芳烃组分的潜在生物毒性，还能为材料吸附重金属、农药等污染物提供更多结合位点。此外，研究还进一步梳理了此类功能材料在土壤污染治理与土壤健康、污水处理、地表径流治理等领域的中试及现场试验案例，客观分析了当前研究面临的挑战，并提出了未来需重点着力解决的研究方向。

论文合著者包括中国矿业大学张凯凯副教授、澳大利亚新南威尔士州第一产业部Lukas Van Zwieten研究员、英国生物炭研究中心Ondřej Mašek教授和澳大利亚新南威尔士大学Stephen Joseph教授等。我院余克服教授与张凯凯为论文通讯作者。

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文章信息如下：

Liuwei Wang, Jiale Yang, Xuanru Li, Liping Zhang, Lukas Van Zwieten, Ondřej Mašek, Stephen Joseph, Kaikai Zhang*, Kefu Yu* (2026). Engineered biochar composite with minerals: organo-mineral interactions, physicochemical changes, and implications for practical application. Biochar, 8: 53. https://doi.org/10.1007/s42773-026-00569-0