康奈尔大学的科学家雷切尔·海斯特林和约翰内斯·莱曼，以及来自加拿大和澳大利亚的合作者已经证明：木炭可以从空气污染物氨中吸收大量的氮，从而产生一种潜在的缓释肥料，其含氮量比大多数动物庄园或其他自然土壤改良物都要多，研究结果于2019年2月8日发表在《自然通讯》上。氨是农业肥料的常见成分，是植物必需的营养氮的生物可利用形式。然而，氨气也是一种高度反应性的气体，它可以与其他空气污染物结合，形成颗粒，深入肺部，导致一系列呼吸问题。当土壤中的过量肥料被转化为一氧化二氮(一种强有力的温室气体)时，它还间接地导致了气候变化。
博科园-科学科普：在加拿大，氨的排放量自1990年以来增加了22%，其中90%是来自农业生产，特别是来自肥料、肥料和肥料的使用。在不限制我们不断增长的世界人口，化肥和粮食增长的情况下，减轻这种污染是可持续未来的关键。木炭，也被称为火源有机物或生物炭，是一种在环境中发现的自然材料，也是一种农业改良物。最近对木炭潜在农业效益的调查引起了人们对其化学特性和为植物保留和提供基本营养能力的兴趣。研究人员利用加拿大萨斯喀彻温大学的光源，研究了在自然条件下氨气如何与木炭相互作用。莱曼说：CLS独特的终端站非常适合这种氮x射线光谱分析。
瑞秋·海斯特林(右)与康奈尔大学研究员安吉拉·波斯辛格在加拿大光源旁。图片：Canadian Light Source
Hestrin和Lehmann研究确定了木炭通过形成共价键从空气氨中捕获氮的能力，这种共价键可以为农田和温室作物生产提供一种长期的缓释肥料。以往的研究表明，这些反应发生在氨和工程碳材料之间的高温下，但没有证据的环境温度和压力条件。Hestrin说：在加拿大光源上使用波束线功能对于这个改变游戏规则的发现是至关重要，并将它变成了一个比原来计划的更大的项目。CLS波束线提供了研究木炭如何从氨中保留氮的最佳方法。在研究中，发现氮通过各种共价键被保留是一个真正的游戏规则改变者。这意味着从堆肥或粪肥中捕获的氮可能不像我们之前认为的那样容易通过淋溶或挥发而流失。
氮在气候变化中扮演着重要角色，它以多种形式存在，有些是生物体必需的，有些是有毒或有毒气体。向作物提供足够的氮，同时减少氮渗入地下水或气体排放到大气中，具有重要的环境后果。目前进入堆肥设施的氮肥中，有多达50%会流失，因为直接从源头收集氮肥的氨气可以显著减少污染和宝贵植物养分的流失。对这一突破性发现的进一步研究表明，从氨气中捕获的木炭氮对环境影响可能在全球碳和氮循环中发挥重要作用。除了其改善农业营养管理的潜力外，还应考虑土壤、空气和水中的木炭对自然生态系统氮储存和可用性的影响！
博科园-科学科普｜研究/来自:加拿大国家光源
参考期刊文献:《Nature Communications》
DOI: 10.1038/s41467-019-08401-z
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