如果你是这个博客的常客，那么你应该知道我们最近有大量关于生物甜菜的文章历史，来讨论一下可能的应用年代和争议，到问答在最近的一次关于设计师需要知道什么关于产品。由于树木和生物炭提供雨水效益的巨大潜力，我们也想深入研究使用生物炭来提高树木/土壤SCMs(雨水控制措施)的雨水效益的科学现状。

简而言之，雨水公司的收益

你可能已经知道，补充堆肥或肥料，生物炭可以极大地改善树木的健康和美观。生物炭具有高表面积和高孔隙率，不仅有潜力通过增加营养和保湿来增强树木健康，而且还能提供巨大的雨水效益。到目前为止，生物炭对雨水的益处总结如下。

大肠杆菌(E. coli)

虽然生物过滤器在去除雨水中的细菌方面通常是无效的，但用生物炭修正的生物过滤器在去除大肠杆菌方面表现出很大的希望(例如Mohanty和Boehm 2015, Mohanty和Boehm 2014, Mohanty等人2014)。Mohanty等人(2014)发现，“与沙子相比，生物炭不仅保留了多达3个数量级大肠杆菌但也阻止了他们在连续的间歇性流动中动员起来。”

重金属

实验室和现场试验表明，某些生物炭改良的土壤可以去除水中高浓度的重金属，铜和锌的去除率为80-97% (Gray等，2015年)。然而，生物炭去除金属的效果变化很大，这取决于许多因素，包括金属的离子半径、生产生物炭的温度和pH值。

在某些情况下，生物炭确实增加了水中的重金属含量。例如，Gray等人(2015)发现，未经冲洗的生物炭如果在安装前没有冲洗，会释放出污染物脉冲。Ahmad等人(2014)详细回顾了影响土壤和水中重金属生物炭效应因素的研究。

营养物质

含有7%生物炭的绿色屋顶托盘显著减少了总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐和有机碳的排放，并降低了降雨的浑浊度(Beck等，2001年)。此外，实验室实验表明，生物炭改良砂具有去除铵的潜力(Tian et al, 2014)。

正如Kelby Fite在“你的生物炭问题的答案”中提到的那样，新鲜的生物炭也用于清洁来自乳制品的废水，导致相对无营养的废水离开设施。从奶牛场吸收养分的生物炭“可以用于农业或园艺环境，现在比以前更有价值了。”

降低浊度

含有7%生物炭的绿色屋顶托盘降低了降雨的浑浊度(Beck等，2001年)。

有机污染物

最近的实验室研究表明，生物炭可以有效地用于减少有机污染物，如汽油化合物，多氯联苯(PCB)，多芳烃(PAH)，以及一些除草剂，农药和药品(太平洋西北污染预防中心)。

Ahmad et al(2014)的一篇文献综述总结道:“总体而言，在较高温度下产生的生物炭对土壤和水中有机污染物的修复表现出更高的吸附效率。这可能是由于生物炭的高表面积和微孔隙。其他吸附机制包括生物炭和离子有机化合物带电表面之间的静电吸引。”

水潴留

生物炭对增加保水能力的贡献不仅是对雨水的好处，而且对植物的健康也有好处。Ahmad et al(2014)对生物炭与保水的研究总结如下:“据报道，含有生物炭的土壤保水能力增加了约18% (Glaser et al.， 2002)。土壤持水能力与生物炭的疏水性和表面积以及施用生物炭后土壤结构的改善有关(Verheijen et al.， 2010)。

含有7%生物炭的绿色屋顶托盘显示出较高的保水能力(Beck等，2001年)。

将生物炭纳入SCMS的方法

虽然将生物炭用于雨水效益尚处于起步阶段，但生物炭已经以许多不同的方式被纳入scm，包括:

• 作为土壤改良剂，掺入绿化屋面或生物滞留土中
• 安装在落水管过滤器中
• 集成在地面过滤器中
• 加入到肉汁中

巴特利特树木研究实验室也在研究向城市树木土壤中注入生物炭。如果您以任何其他方式将生物炭加入到scm中，请让我们知道！

影响雨水效益的变量

影响生物炭污染物去除的因素包括表面积、孔径分布、离子交换容量和ph值。这些因素受到生物质类型和用于制造生物炭的过程的影响，包括热解温度、停留时间和传热速率(插入图片来自网络研讨会的幻灯片38)。根据Ahmad et al (2014):

“相对较高的热解温度通常会产生生物炭，通过增加表面积、微孔和疏水性来有效地吸附有机污染物;而在低温下获得的生物炭更适合通过含氧官能团、静电吸引和沉淀去除无机/极性有机污染物。”

结论

虽然生物炭在SCM中的使用尚处于起步阶段，许多问题仍有待回答，但生物炭提高SCM性能的潜力看起来非常有前途。使用生物炭来提高雨水的效益更有吸引力，因为它还提供了许多其他的好处，包括增强植物的健康、生长和抗病性;改良土壤结构;碳封存，并将废弃生物质转化为资产。

参考文献

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Nathalie Shanstrom是Kestrel设计集团的可持续景观设计师。