博科園：本文為材料科學類

康奈爾大學的科學家雷切爾·海斯特林和約翰内斯·萊曼，以及來自加拿大和澳大利亞的合作者已經證明：木炭可以從空氣污染物氨中吸收大量的氮，從而産生一種潛在的緩釋肥料，其含氮量比大多數動物莊園或其他自然土壤改良物都要多，研究結果于2019年2月8日發表在《自然通訊》上。氨是農業肥料的常見成分，是植物必需的營養氮的生物可利用形式。然而，氨氣也是一種高度反應性的氣體，它可以與其他空氣污染物結合，形成顆粒，深入肺部，導緻一系列呼吸問題。當土壤中的過量肥料被轉化為一氧化二氮(一種強有力的溫室氣體)時，它還間接地導緻了氣候變化。

博科園-科學科普：在加拿大，氨的排放量自1990年以來增加了22%，其中90%是來自農業生産，特别是來自肥料、肥料和肥料的使用。在不限制我們不斷增長的世界人口，化肥和糧食增長的情況下，減輕這種污染是可持續未來的關鍵。木炭，也被稱為火源有機物或生物炭，是一種在環境中發現的自然材料，也是一種農業改良物。最近對木炭潛在農業效益的調查引起了人們對其化學特性和為植物保留和提供基本營養能力的興趣。研究人員利用加拿大薩斯喀徹溫大學的光源，研究了在自然條件下氨氣如何與木炭相互作用。萊曼說：CLS獨特的終端站非常适合這種氮x射線光譜分析。

• 瑞秋·海斯特林(右)與康奈爾大學研究員安吉拉·波斯辛格在加拿大光源旁。圖片：Canadian Light Source

Hestrin和Lehmann研究确定了木炭通過形成共價鍵從空氣氨中捕獲氮的能力，這種共價鍵可以為農田和溫室作物生産提供一種長期的緩釋肥料。以往的研究表明，這些反應發生在氨和工程碳材料之間的高溫下，但沒有證據的環境溫度和壓力條件。Hestrin說：在加拿大光源上使用波束線功能對于這個改變遊戲規則的發現是至關重要，并将它變成了一個比原來計劃的更大的項目。CLS波束線提供了研究木炭如何從氨中保留氮的最佳方法。在研究中，發現氮通過各種共價鍵被保留是一個真正的遊戲規則改變者。這意味着從堆肥或糞肥中捕獲的氮可能不像我們之前認為的那樣容易通過淋溶或揮發而流失。

氮在氣候變化中扮演着重要角色，它以多種形式存在，有些是生物體必需的，有些是有毒或有毒氣體。向作物提供足夠的氮，同時減少氮滲入地下水或氣體排放到大氣中，具有重要的環境後果。目前進入堆肥設施的氮肥中，有多達50%會流失，因為直接從源頭收集氮肥的氨氣可以顯著減少污染和寶貴植物養分的流失。對這一突破性發現的進一步研究表明，從氨氣中捕獲的木炭氮對環境影響可能在全球碳和氮循環中發揮重要作用。除了其改善農業營養管理的潛力外，還應考慮土壤、空氣和水中的木炭對自然生态系統氮儲存和可用性的影響！

博科園-科學科普｜研究/來自: 加拿大國家光源

參考期刊文獻:《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-019-08401-z

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