生物炭对土壤的改良具有益处,但对其陈化过程中理化性质的变化需要进一步的研究,尤其是在含氧官能团及吸附行为方面。本研究结合田间自然陈化方法与冻融循环,干湿交替,化学氧化三种室内人工陈化方法研究了生物炭在陈化过程中理化性质的变化。我们测定了陈化前后生物炭的扫描电子显微镜图像,比表面积等指标,对自然陈化前后生物炭物理化学性质随时间产生的变化进行了对比研究,对三种不同人工陈化处理前后生物炭的物理化学性质进行了分析,并研究了三种人工陈化处理后生物炭对Pb(Ⅱ)吸附能力变化,且结合物理化学性质的变化对吸附机制开展了探讨。主要结论如下:(1)将生物炭施加到土壤中的五年内,生物炭的比表面积并没有持续下降或增加,而是随时间波动。这种波动是由于孔结构的破坏和阻塞以及微孔的形成造成的。五年时间内,生物炭的表面氧含量和含氧官能团含量的增加,表明生物炭的陈化是从表面开始的,并且主要是一种以表面的界面性质变化为特征的现象。另外,碳含量随时间变化未表现出显著变化,表明了生物炭可以作为碳封存措施。随着时间的延长,含氧官能团和比表面积的增加是生物炭吸附能力产生变化的主要原因。(2)陈化过程会改变生物炭的理化性质,且变化程度根据生物炭种类以及影响因素的不同也存在差异。苹果树枝生物炭和玉米秸秆生物炭在三种人工陈化处理后的p H值都表现出下降趋势,且两种生物炭在化学氧化处理后的酸碱性产生了变化,这是由于酸性含氧官能团的含量升高而造成的。苹果树枝生物炭和玉米秸秆生物炭在三种人工陈化处理后的元素含量变化方面都表现为碳含量降低,氧含量与O/C原子比增加的趋势,其中氧含量与O/C原子比的变化趋势在化学氧化处理后最为显著,这是由于过氧化氢的氧化导致的。此外,苹果树枝生物炭和玉米秸秆生物炭在三种人工陈化处理后的官能团变化方面由于生物炭种类与陈化方式的不同表现出不同的变化趋势,而其中含氧官能团的增加与我们试验结果中的其他数据相互佐证,表明生物炭在陈化过程中发生了氧化作用。(3)陈化过程会改变生物炭的理化性质并影响其对Pb(Ⅱ)的吸附性能,且这些变化会由于生物炭类型的不同及陈化处理的不同而产生差异。比表面积的变化影响结合位点的数量,从而影响生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力。含氧官能团含量的增加通过羧基和羟基官能团与Pb(Ⅱ)发生络合作用增强了生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力。生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程主要包括由于络合作用所产生的化学吸附和由于范德华力所产生的物理吸附,此外,吸附过程中也发生了少量的沉淀作用。我们在这一领域的研究将提供有关生物炭老化对污染物行为影响的见解。