Ин шарҳ нақши биоангиштро (biochar) дар беҳсозии хокҳои олудашуда ва тозакунии обҳои партов; аз нуқтаи назари металлҳои вазнин, ифлоскунандаҳои органикӣ ва ғайриорганикӣ, физиологияи стресси растанӣ ва иқтисоди даврӣ якҷо арзёбӣ мекунад. Муаллифон адабиёти давраи январи 2000–августи 2024-ро ба таври сохторёфта ҷустуҷӯ карда, аз беш аз 2100 сабт 218 манбаи меҳвариро синтез кардаанд. Натиҷаи асосии шарҳ ин аст, ки биоангишт на танҳо ҳамчун адсорбенти ковок, балки ҳамчун маводи чандфунксионалӣ арзёбӣ шавад, ки метавонад дар баробари комплексшавии сатҳӣ, мубодилаи ионӣ, ҷазби электростатикӣ ва таҳшиншавӣ pH-и хок, иқтидори мубодилаи катионӣ, сохтори минералӣ, карбони органикӣ ва равандҳои микробиро низ тағйир диҳад. Бо вуҷуди ин, металлҳои вазнин дар аксари ҳолатҳо аз муҳит пурра дур карда намешаванд, балки ба шаклҳои камҳаракаттар ё камтар биодастрас табдил меёбанд; пиршавии биоангишт ва тағйири шароити муҳит хавфи дубора ҳаракатнок шудани ин металлҳоро дар оянда бартараф намекунад.

Хусусиятҳои биоангишт ба биомассаи истифодашуда ва шароити истеҳсол сахт вобастаанд. Пиролизи ҳарорати баланд одатан ароматнокӣ, рушди ковокиҳо ва масоҳати сатҳро зиёд мекунад; дар ҳароратҳои пасттар бошад, бештар нигоҳ дошта шудани гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген, ба монанди карбоксил ва гидроксил, аз ҷиҳати комплексшавии металлҳо бартарӣ дода метавонад. Аз ин рӯ, “биоангишт” маводи стандартии дорои як хусусият нест, ки дар ҳар ифлоскунанда як хел иҷроиш нишон диҳад.

Дар тарафи обҳои партов, шарҳ; бартарафсозии металлҳои вазнин, инчунин рангҳо, боқимондаҳои дору, пеститсидҳо, нитрат, фосфат ва дигар ифлоскунандаҳо, нақши биоангишт дар системаҳои ҳазми анаэробӣ ва татбиқҳои каталитикии онро баррасӣ мекунад. Дар тарафи хок бошад, коҳиши ҳаракатнокии металлҳои вазнин, нигоҳдории об ва маводи ғизоӣ, тағйири сохтори хок, дастгирии ҷомеаҳои микробӣ ва ҳифзи ғайримустақими растаниҳо аз стресси металлӣ пеш меоянд.

Шарҳ аз нуқтаи назари Туркия: Дар Туркия истеҳсоли биоангишт аз пасмондаҳои кишоварзӣ, партовҳои ғизоӣ ва чорводорӣ ва манбаъҳои гуногуни биомасса метавонад аз ҷиҳати техникӣ як гардиши захираеро пешниҳод кунад, ки қобили таҳқиқ аст. Аммо арзишҳои иҷроиш дар шарҳ аз кишварҳо, хокҳо, ашёи хоми биоангишт ва шароити таҷрибавии гуногун ҷамъ оварда шудаанд. Аз ин рӯ, хулоса кардан мумкин нест, ки як вояи муайяни биоангишт дар хоки кишоварзӣ ё оби партови Туркия ҳамон бартарафсозӣ, ҳосилнокӣ ё натиҷаи иқтисодиро медиҳад. pH-и маҳаллии хок, навъ ва намудбандии ифлоскунанда, оби обёрӣ, манбаи биомасса, шароити пиролиз, системаи истеҳсоли кишоварзӣ ва ҳаракатнокшавии дубораи дарозмуддати металл бояд дар миқёси саҳроӣ алоҳида тасдиқ карда шаванд.

Биоангиштро аз адсорбенти оддӣ чӣ фарқ мекунад?

Биоангишт бо табдил додани биомасса ба ҷисми сахти бой аз карбон тавассути равандҳои термохимиявӣ дар шароити маҳдуд будани оксиген ба даст оварда мешавад. Равиши асосии шарҳ ин аст, ки биоангишт танҳо ҳамчун сатҳи пассиве дида нашавад, ки ифлоскунанда ба он мечаспад. Дар ҳоле ки сохтори ковокӣ ва масоҳати баланди сатҳ ба адсорбсияи мустақим саҳм мегузоранд, гурӯҳҳои карбоксил, гидроксил, карбонил ва фенолӣ дар сатҳ метавонанд бо ионҳои металл комплекс ташкил кунанд. Ҷузъҳои минералӣ метавонанд таҳшиншавиро дастгирӣ кунанд; заряди сатҳ бошад, ба ҷазби электростатикӣ ва равандҳои мубодилаи ионӣ таъсир расонда метавонад.

Дар муҳити хок ба ин қабати дуюм илова мешавад. Азбаски биоангишт метавонад pH, иқтидори мубодилаи катионӣ (CEC), миқдори карбони органикӣ, шароити редокс ва фаъолияти микробиро тағйир диҳад, метавонад ба рафтори ифлоскунанда берун аз адсорбсияи мустақими сатҳӣ низ таъсир расонад. Бинобар ин, дуруст нест, ки иҷроиши ҳамон биоангишт дар оби соф бо рафтори он дар хоки мураккаби кишоварзӣ яксон қабул карда шавад.

Биоангишт чӣ гуна истеҳсол мешавад?

Шарҳ чор равиши асосии термохимиявиро муқоиса мекунад: пиролиз, карбонизатсияи гидротермалӣ, газификатсия ва торрефаксия. Дар ҳоле ки Расми 1 дар саҳифаи 3 ин чор усулро ба таври визуалӣ муқоиса мекунад, Ҷадвали 1 ҳарорат, суръати гармкунӣ, вақти мондан ва тақсимоти маҳсулотро якҷоя медиҳад.

*Дар ҳоле ки Ҷадвали 1-и манбаъ барои газификатсия 700–1500 °C медиҳад, дар матни бахши 3.3 доираи 800–1200 °C истифода шудааст. Ин носозгорӣ дар манбаъ мавҷуд аст.

Пиролизи ҳарорати баланд метавонад ароматнокӣ, ковокӣ, таркиби минералӣ ва одатан масоҳати сатҳи биоангиштро зиёд кунад. Мувофиқи шарҳ, шароитҳои болотар аз 500 °C метавонанд хусусиятҳоеро тақвият диҳанд, ки механизмҳои таҳшиншавӣ, мубодилаи ионӣ ва ҷазби электростатикиро дастгирӣ мекунанд. Баръакс, дар зери 500 °C бештар нигоҳ доштани гурӯҳҳои дорои оксиген, ба монанди карбоксил ва гидроксил, метавонад дар комплексшавии ионҳо, ба монанди Pb²⁺, Cd²⁺ ва Cu²⁺, муфид бошад.

Карбонизатсияи гидротермалӣ дар 180–300 °C, дар муҳити бой аз об ва фишорнок сурат мегирад. Гидрочари ҳосилшуда нисбат ба биоангишти пиролизӣ камтар ароматнок, вале аз ҷиҳати гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген бойтар буда метавонад. Аз ин рӯ шарҳ гидрочарро махсусан аз ҷиҳати татбиқҳои кӯтоҳмуддати адсорбсияи оби партов баррасӣ мекунад.

Газификатсия дар ҳароратҳои баландтар гази синтезиро ба маҳсулоти асосӣ табдил медиҳад ва миқдори камтари char-и сахт истеҳсол мекунад. Гузориш мешавад, ки пас аз фаъолсозӣ масоҳати сатҳи char-и газификатсия метавонад аз 1000 m² g⁻¹ зиёд шавад. Торрефаксия бошад, дар доираи 200–300 °C карбонизатсияи сабуктарро таъмин намуда, гурӯҳҳои функсионалии оксигендорро ба андозаи зиёд нигоҳ медорад; аммо аз ҷиҳати устувории дарозмуддати карбони хок бо маҳсулоти пиролизи ҳарорати баланд яксон хусусият надорад.

Чӣ гуна муайян мешавад, ки биоангишт воқеан чӣ гуна мавод аст?

Расми 2 дар саҳифаи 4 тавсифкунии биоангиштро ба се гурӯҳи асосӣ ҷудо мекунад: тавсифкунии физикохимиявӣ, сатҳӣ ва сохторӣ/молекулавӣ. Дар таҳқиқот усулҳое ба монанди микроскопияи электронии сканерӣ (SEM), спектроскопияи рентгении дисперсияи энергия (EDS), спектроскопияи инфрасурхи табдили Fourier (FTIR), дифраксияи рентгенӣ (XRD), таҳлили термогравиметрӣ (TGA), резонанси магнитии ҳастаӣ (NMR), спектроскопияи Raman ва таҳлили масоҳати сатҳи Brunauer–Emmett–Teller (BET) номбар шудаанд.

Аҳамияти ин ченакҳо дар он аст, ки рафтори биоангишт танҳо бо “миқдори карбон” шарҳ дода намешавад. Андозаи зарра, масоҳати сатҳ, тақсимоти андозаи ковокӣ, pH, сохтори минералӣ, гурӯҳҳои функсионалӣ, ароматнокӣ ва заряди сатҳ нигоҳдории ифлоскунандаҳоро бо роҳҳои гуногун таъсир медиҳанд.

Ифлоскунандаҳои органикӣ дар оби партов чӣ гуна нигоҳ дошта мешаванд?

Механизмҳои намоён дар ифлоскунандаҳои органикӣ метавонанд аз механизмҳои металлҳои вазнин фарқ кунанд. Дар шарҳ таъсирҳои π–π, пайвандҳои гидрогенӣ, тақсимшавии гидрофобӣ, пуршавии ковокҳо ва таъсирҳои электростатикӣ махсус таъкид мешаванд. Рангҳо, пеститсидҳо, пайвастагиҳои фенолӣ ва баъзе ифлоскунандаҳои фармасевтӣ бо навъҳои гуногуни биоангишт таҳқиқ шудаанд.

Масалан, дар биоангиштҳое, ки дар ҳарорати баланд истеҳсол шудаанд, зиёд шудани масоҳати сатҳ ва сохтори ароматӣ метавонад адсорбсияи баъзе молекулаҳои органикиро тақвият диҳад. Баръакс, ифлоскунандаҳои ҳамзамон мавҷуд дар обҳои партови воқеӣ метавонанд барои ҳамон минтақаҳои сатҳӣ рақобат кунанд. Аз ин рӯ, бартарафсозии баланд дар системаи лабораторӣ бо як ифлоскунанда маънои онро надорад, ки дар оби партови мураккаби саноатӣ ҳамон иҷроиш ба даст меояд.

Чор механизми мустақими бартарафсозии металли вазнин

Расми 4 дар саҳифаи 9 таъсири биоангиштро ба металлҳои вазнин ва дигар ифлоскунандаҳо ба механизмҳои мустақим ва ғайримустақим ҷудо мекунад. Дар тарафи мустақим чор раванди асосӣ пеш меояд:

Ин механизмҳо якдигарро истисно намекунанд. Дар ҳамон системаи биоангишт–металл мубодилаи ионӣ, комплексшавӣ ва таҳшиншавӣ метавонанд ҳамзамон нақш дошта бошанд.

Чаро механизмҳои ғайримустақим ҳадди ақал ба андозаи адсорбсияи сатҳӣ муҳиманд?

Дар муҳити хок биоангишт метавонад ҳаракатнокии ифлоскунандаро ҳатто бе тамоси мустақим бо он тағйир диҳад. Дар шарҳ чор механизми ғайримустақим махсус баррасӣ мешавад: pH-и хок, иқтидори мубодилаи катионӣ, таркиби минералӣ ва карбони органикии хок.

Вақте биоангишти ишқорӣ pH-ро махсусан дар хокҳои турш баланд мекунад, ҳаракатнокии металлҳои катионӣ, ба монанди Pb²⁺, Cd²⁺ ва Cu²⁺, метавонад тавассути таҳшиншавӣ ва адсорбсия кам шавад. Аммо ҳамаи ифлоскунандаҳо ба як самт рафтор намекунанд. Дар намудҳои анионӣ, ба монанди арсенат ва хромат, pH-и баланд ва заряди сатҳии манфитар метавонад тела додани электростатикиро зиёд кунад. Аз ин рӯ, умумисозии “ҳар қадар pH баланд шавад, ҳамаи металлҳои вазнин беҳтар нигоҳ дошта мешаванд” аз ҷониби манбаъ дастгирӣ намешавад.

Афзоиши иқтидори мубодилаи катионӣ ба нигоҳдории ионҳои металлии мусбатзаряд кумак мекунад. Ионҳое ба монанди Ca ва Mg дар биоангишт низ метавонанд дар мубодилаи ионӣ иштирок кунанд. Фазаҳои минералӣ махсусан тавассути фосфат ва карбонат ташкили пайвастагиҳои ҳалнашавандаи металлро дастгирӣ карда метавонанд. Афзоиши карбони органикии хок бошад, тавассути комплексшавӣ ва табдилҳои микробӣ ҳаракатнокии металлро тағйир дода метавонад.

Кадом шароитҳо иҷроиши адсорбсияро муайян мекунанд?

Шарҳ чор тағйирёбандаи асосии назоратиро муфассал баррасӣ мекунад: хусусиятҳои худи биоангишт, pH-и маҳлул, вояи адсорбент ва ҳарорат.

• Сохтори ковокӣ: Ҳаҷми микроковокӣ метавонад ба масоҳати дохилии сатҳ ва иқтидори адсорбсия мустақим таъсир расонад.
• Ҳарорати пиролиз: Тадқиқотҳое оварда мешаванд, ки ҳароратҳои баланд дар доираи 500–700 °C бо афзоиши %50–78-и ҳаҷми микроковокӣ алоқаманд дониста шудаанд.
• Намунаи истеҳсоли саноатӣ: Барои реактори винтии пайваста, ки партови навдароии зайтунро дар тақрибан 650 °C ва тақрибан 15 дақиқа вақти мондан коркард мекунад, %23,38 ҳосили биоангишт ва 341 m² g⁻¹ масоҳати сатҳ оварда мешавад.
• pH: Ҳолати протоншавӣ/депротоншавии гурӯҳҳои сатҳӣ ҳам заряди биоангишт ва ҳам намуди химиявии ифлоскунандаро тағйир медиҳад.
• Воя: Биоангишти бештар метавонад минтақаҳои фаъол бештар таъмин кунад, аммо дар вояи аз ҳад зиёд ҳампӯшии сатҳҳо метавонад минтақаҳои фаъолро дастнорас кунад.
• Ҳарорат: Дар системаҳои адсорбсияи эндотермӣ баландшавии ҳарорат метавонад нигоҳдории баъзе ифлоскунандаҳоро зиёд кунад; аммо ин барои ҳамаи равандҳои адсорбсия натиҷаи универсалӣ нест.

Филтрҳои биоангишт дар тозакунии оби партов чӣ нишон медиҳанд?

Расми 3 дар саҳифаи 7 истифодаи биоангишти аз пӯсти биринҷ истеҳсолшударо дар муҳити филтри анаэробӣ нишон медиҳад. Дар схема филтратсияи сатҳӣ, коагулятсия ва таҳшиншавии моддаҳои сахти муаллақ, нигоҳдорӣ ва гидролизи моддаи органикӣ ва ташаккули биофилм якҷо баррасӣ мешаванд. Биоангишти ковок метавонад барои колонизатсияи микроорганизмҳо сатҳ фароҳам оварад ва дар охири раванд истифодаи дубораи маводи аз ҷиҳати ғизоӣ ғанишуда ҳамчун танзимкунандаи хок дар назар дошта мешавад.

Дар як муқоисаи овардашуда дар шарҳ гузориш мешавад, ки филтрҳои биоангишт дар талаботи химиявии оксиген ба ҳисоби миёна %74 ± 18 коҳиш додаанд, дар филтрҳои регӣ бошад ин арзиш %61 ± 12 будааст. Коҳиши E. coli дар филтри биоангишт 1,35 ± 0,27 log воҳид ва дар филтри регӣ 1,18 ± 0,31 log воҳид оварда шудааст. Дар як таҳқиқоти дигар бо оби борони синтетикӣ барои моддаҳои сахти муаллақ ва нитрат %86, барои фосфат %47 бартарафсозӣ гузориш шудааст, дар ҳоле ки нишон дода мешавад, ки меъёрҳои бартарафсозии металл ва микробҳо вобаста ба ифлоскунанда ва муҳити филтр ба таври назаррас тағйир меёбанд.

Ин арзишҳо ба таҷрибаҳои гуногун тааллуқ доранд ва набояд ҳамчун иҷроиши кафолатшудаи як филтри стандартии биоангишт шарҳ дода шаванд.

Биоангишт дар ҳазми анаэробӣ чӣ мекунад?

Дар ҳазми анаэробӣ сохтори ковок ва устувори биоангишт метавонад барои микроорганизмҳо сатҳи часпидан фароҳам кунад; биодастрасии ингибиторҳоро коҳиш диҳад ва ба буферкунии система саҳм гузорад. Дар шарҳ оварда мешавад, ки баъзе таҳқиқотҳо бо иловаи биоангишт афзоиши истеҳсоли метан ё суръати реаксияро гузориш кардаанд.

Аммо равшан аст, ки ин натиҷаҳо ба моддаи ғизодиҳанда, хусусиятҳои биоангишт, тарҳи реактор ва шароити корӣ вобастаанд. Ишқорнокии аз ҳад зиёди биоангишт низ метавонад мувозинати системаро тағйир диҳад. Аз ин рӯ, биоангишт ҳамчун иловаи универсалӣ пешниҳод намешавад, ки ҳазми анаэробиро худкор самараноктар кунад.

Биоангишт ҳамчун катализатор

Шарҳ биоангиштро на танҳо ҳамчун адсорбент, балки ҳамчун катализатор ё такягоҳи катализатор дар озонкунии каталитикӣ, реаксияҳои монанд ба Fenton ва дигар системаҳои оксидшавӣ низ баррасӣ мекунад. Гурӯҳҳои функсионалӣ ва сохторҳои карбонӣ дар сатҳ метавонанд интиқоли электрон ва ташаккули намудҳои реактивии оксигенро таъсир дода, ба таҷзияи баъзе ифлоскунандаҳои органикии устувор саҳм гузоранд.

Бо вуҷуди ин, иҷроиши каталитикӣ вобаста ба ашёи хоми биоангишт, усули карбонизатсия, модификатсияи сатҳ, pH ва ифлоскунандаи ҳадаф тағйир меёбад. Аз ин рӯ, адсорбсия ва таҷзияи химиявӣ набояд ҳамчун як механизм арзёбӣ карда шаванд.

Таъсирҳо аз нуқтаи назари хок ва кишоварзии устувор

Расми 5 дар саҳифаи 11 таъсири биоангиштро ба хок ва растанӣ бо якҷо кардани равандҳои физикӣ, химиявӣ ва биологӣ нишон медиҳад. Ковокӣ, зичии ҳаҷмӣ, устувории агрегатҳо ва иқтидори нигоҳдории об пояи физикиро; pH, гузаронандагии барқӣ, иқтидори мубодилаи катионӣ, потенсиали редокс ва маводи ғизоӣ ба монанди N-P-K пояи химиявиро; моддаи органикии хок, ферментҳо, биомассаи микробӣ ва колонизатсия бошад, пояи биологиро ташкил медиҳанд.

Дар шарҳ гуфта мешавад, ки меъёрҳои истифодаи биоангишт асосан дар доираи 5–50 t ha⁻¹ буда, дар адабиёти баррасишуда дар %60–80-и ҳолатҳо ҷавобҳои мусбати ҳосил гузориш шудаанд. Бо вуҷуди ин, таъкид мешавад, ки вояҳои аз ҳад зиёд метавонанд махсусан дар хокҳои камғизо ё аллакай ҳосилхез иҷроиши растаниро коҳиш диҳанд.

Гузориш мешавад, ки дар хокҳои турш афзоишҳои pH тақрибан дар доираи 0,5–1,8 воҳиди pH будаанд; барои композитҳои гидрогел–биоангишт бошад, афзоишҳои %30–60 дар иқтидори нигоҳдории об гузориш шудаанд. Аммо равшан гуфта мешавад, ки барои композитҳои гидрогелӣ тасдиқи дарозмуддати саҳроӣ маҳдуд аст.

Оё биоангишт системаи муҳофизатии растаниро мустақиман таҳрик медиҳад?

Яке аз таъкидҳои муҳимми шарҳ ин аст, ки ин набояд ҳамчун таъсири мустақим шарҳ дода шавад. Дар натиҷаи он ки биоангишт металлҳои вазнинро иммобилизатсия мекунад ва химияи ризосфера ва тавозуни ғизоиро тағйир медиҳад, бори металле, ки растанӣ ба он дучор мешавад, метавонад кам шавад. Ҳамин тавр, нишондиҳандаҳои стресс ба монанди намудҳои реактивии оксиген (ROS), пероксидшавии липид ва осеби мембрана метавонанд паст шаванд.

Расми 6 дар саҳифаи 13 ин занҷирро равшан нишон медиҳад: биоангишт аввал хусусиятҳои физикохимиявии хок ва биодастрасии металлҳои вазнинро тағйир медиҳад; ҷабби пасттари металл бо заҳролудии пасттар ва стресси оксидативӣ алоқаманд карда мешавад; дар натиҷа фотосинтез, бутунии мембрана, ҷабби маводи ғизоӣ ва муҳофизати антиоксидант беҳтар ҳифз шуда метавонанд.

Манбаъ махсус таъкид мекунад, ки ин таъсир набояд ҳамчун “биоангишт генҳои муҳофизатии растаниро мустақиман фаъол мекунад” шарҳ дода шавад. Тағйирот дар ферментҳои антиоксидантӣ асосан натиҷаи ғайримустақими заҳролудии пасттари металл, мавҷудияти тағйирёфтаи ғизо ва таъсирҳои мутақобилаи ризосфера–микроб мебошанд.

Биоангишт дар иқтисоди даврӣ дар куҷо ҷой мегирад?

Шарҳ табдил додани пасмондаҳои кишоварзӣ ва партовҳои органикиро ба биоангишт на танҳо ҳамчун идоракунии партов, балки ҳамчун қисми давраи партов → энергия → биоангишт → хок арзёбӣ мекунад. Ҳангоми пиролиз дар баробари биоангишти сахт истеҳсол шудани био-равған ва гази синтезӣ метавонад барқарорсозии энергияро имконпазир гардонад.

Мувофиқи таҳқиқотҳои синтезшуда дар манбаъ, дар системаҳои хурдмиқёс 1 тонна биомасса метавонад тақрибан 200–400 kWh энергияи гармӣ ё барқӣ таъмин кунад; дар баъзе арзёбиҳо афзоиши %5–30 дар ҳосили маҳсулот, афзоиши солонаи 0,5–1,5 t C ha⁻¹ дар захираҳои карбони органикии хок ва коҳиши холиси газҳои гулхонаӣ ба андозаи 0,2–0,5 t CO₂-эквивалент барои ҳар тонна биоангишти истифодашуда гузориш шудааст.

Арзёбиҳои техно-иқтисодӣ барои баъзе системаҳои хурдмиқёси биоангишт давраи бозпардохти 2–4 сол ва меъёри дохилии бозدهиро %12–25 гузориш мекунанд. Дар арзёбиҳои давраи ҳаёт бошад, нисбат ба идоракунии анъанавии пасмондаҳо коҳиши %30–60 дар эмиссияи холиси газҳои гулхонаӣ оварда шудааст.

Ин арзишҳо натиҷаи иқтисодии кафолатшудаи як иншоот нестанд. Дастрасии ашёи хом, арзиши нақлиёт, барқарорсозии энергия, ҳосили биоангишт, қабули деҳқонон, миқёси раванд ва шароити сиёсати маҳаллӣ метавонанд натиҷаи иқтисодиро тағйир диҳанд. Худи шарҳ низ таъкид мекунад, ки манфиатҳои иқтисоди даврӣ худкор нестанд ва тарҳи системаи вобаста ба замина талаб мекунанд.

Муҳимтарин хавфи дарозмуддат: иммобилизатсия бартарафсозии доимӣ нест

Яке аз муҳимтарин огоҳиҳои таҳқиқот ин аст, ки иммобилизатсияи металлҳои вазнин маънои “металл дигар дар система нест”-ро надорад. Биоангишт метавонад шакли химиявӣ, ҳаракатнокӣ ё биодастрасии металлро тағйир диҳад; аммо металл дар хок боқӣ монда метавонад.

Бо гузашти вақт равандҳое ба монанди таҷзияи микробӣ, фаъолияти реша, фаунаи хок, тағйироти pH ва редокс, шӯршавӣ, ҳарорат, табдили моддаи органикӣ, нуриандозӣ, коркарди хок, борони турш ё обхезӣ метавонанд химияи сатҳи биоангиштро тағйир диҳанд. Аз ин рӯ, дубора ҳал шудани металл ё десорбсияи он, ки пештар иммобилизатсия шуда буд, дар маркази арзёбии хавфи дарозмуддат қарор дорад.

Муаллифон дар ин нуқта зарурати таҳқиқотҳои саҳроии чандсола ё дарозтар, намунагирии даврӣ, пайгирии ҷабби растанӣ ва гузариш ба занҷири ғизо, муайян кардани ҳадҳои истифодаи бехатар ва арзёбии биоангишт дар тамоми давраи ҳаёти онро ҳимоя мекунанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Биоангишт маводи чандфунксионалиест, ки дар нигоҳдории ифлоскунандаҳои органикӣ ва ғайриорганикӣ якчанд механизми физикӣ ва химиявӣ дорад.
• Ашёи хом ва шароити истеҳсол масоҳати сатҳ, сохтори ковокӣ, гурӯҳҳои функсионалӣ, таркиби минералӣ ва бинобар ин рафтори бартарафсозии ифлоскунандаи биоангиштро ба таври назаррас тағйир медиҳанд.
• Дар иммобилизатсияи металлҳои вазнин сорпсияи физикӣ, ҷазби электростатикӣ, комплексшавӣ, мубодилаи ионӣ ва таҳшиншавӣ метавонанд якҷо нақш дошта бошанд.
• Тағйироти pH-и хок, CEC, сохтори минералӣ ва карбони органикӣ қисмҳои муҳимми таъсирҳои ғайримустақими беҳсозии биоангишт мебошанд.
• Биоангишт метавонад бо коҳиш додани биодастрасии металлҳои вазнин ҷавобҳои стрессро дар растаниҳо ғайримустақим сабуктар кунад.
• Табдили партовҳои кишоварзӣ ва органикӣ ба биоангишт метавонад бо барқарорсозии энергия, арзишмандсозии партов ва бозгашти карбон ба хок аз нуқтаи назари иқтисоди даврӣ алоқаманд карда шавад.
• Иҷроиши дарозмуддати саҳроӣ ва дубора ҳаракатнок шудани ифлоскунандаҳои иммобилизатсияшуда холигиҳои асосии таҳқиқотӣ барои эътимоднокии татбиқ мебошанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Ҳар биоангишт ҳамаи металлҳои вазнин ё ҳамаи ифлоскунандаҳои органикиро бо як самаранокӣ бартараф намекунад.
• Адсорбсияи баланд дар муҳити лабораторӣ исбот намекунад, ки дар оби партови воқеӣ ё хоки саҳроӣ ҳамон иҷроиш ба вуҷуд меояд.
• Иммобилизатсияи металли вазнин маънои онро надорад, ки металл аз хок ҷисман пурра бардошта шудааст.
• Наметавон хулоса кард, ки истифодаи биоангишт дар ҳамаи хокҳо ҳосилнокии маҳсулотро зиёд мекунад.
• Вояи баланди биоангишт худкор маънои иҷроиши баландтари тозакунӣ ё кишоварзиро надорад.
• Арзишҳои иқтисоди даврӣ ва бозгашти иқтисодӣ барои ҳамаи минтақаҳо ва миқёсҳои иншоот умумӣ карда намешаванд.
• Беҳбудиҳо дар муҳофизати растанӣ далели он нестанд, ки биоангишт метаболизми растаниро мустақиман таҳрик медиҳад.
• Далелҳои мавҷуда нишон намедиҳанд, ки металлҳои вазнини иммобилизатсияшуда дар дарозмуддат ҳеҷ гоҳ дубора ҳаракатнок намешаванд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Шарҳ чӣ гуна ташкил карда шуд?

Муаллифон бо истифода аз манбаъҳои додаҳои PubMed, Web of Science, Scopus, Google Scholar, Wiley Online Library ва Springer Link давраи январи 2000–августи 2024-ро ҷустуҷӯ карданд. Дар ҷустуҷӯ комбинатсияҳои Boolean-и истилоҳҳое ба монанди “biochar”, “heavy metals”, “wastewater treatment”, “soil amendment”, “plant growth”, “plant defense”, “adsorption mechanisms” ва “circular economy” истифода шуданд.

Мақолаҳои рецензияшуда, шарҳҳо, китобҳо ва гузоришҳои конфронсӣ, ки ба забони англисӣ нашр шудаанд ва бо мавзӯъҳои шарҳ бевосита алоқаманданд, ба арзёбӣ гирифта шуданд; таҳқиқотҳои ғайрианглисӣ, манбаъҳои дорои равшании методологии нокифоя ва нашрияҳое, ки ба таъсирҳои мутақобилаи биоангишт–металл ё беҳсозии муҳит алоқаманд нестанд, хориҷ карда шуданд.

Доираи илмии шарҳ

Натиҷаҳои миқдории намоён чӣ гуна бояд шарҳ дода шаванд?

Ҳамаи ин арзишҳо аз як таҷриба ё як навъи биоангишт намеоянд. Азбаски шарҳ натиҷаҳои таҳқиқотҳои гуногунро якҷо меорад, рақамҳо набояд ҳамчун “иҷроиши стандартии биоангишт” арзёбӣ шаванд.

Муҳимтарин холигиҳои таҳқиқотӣ

Паёми оянданигари шарҳ ин аст, ки ба арзёбии васеътар аз таҷрибаҳои нави лаборатории адсорбсия ниёз вуҷуд дорад. Махсусан таҷрибаҳои чандсолаи саҳроӣ; пиршавии биоангишт; дубора ҳал шудани металлҳо; ҷабби онҳо аз ҷониби растанӣ; гузариш ба занҷири ғизо; обҳои гуногуни обёрӣ; таъсирҳои мутақобилаи биоангишт–микробиом; бехатарии муҳитии биоангиштҳои модификатсияшуда ва магнитӣ; регенератсия; идоракунии партовҳои дуюмдараҷа ва имконпазирии иқтисодии миқёси воқеӣ ҳамчун соҳаҳое пеш меоянд, ки бояд таҳқиқ шаванд.

Аз ин рӯ, таҳқиқот пешниҳод мекунад, ки биоангишт аз “адсорбенти якфунксионалӣ” берун оварда шуда, ҳамчун ҳалли сатҳи система дар байни илмҳои мавод, химияи хок, физиологияи растанӣ, микробиология, муҳандисии оби партов ва иқтисоди даврӣ арзёбӣ шавад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи таҳқиқоти аслӣ: Biochar for soil and wastewater remediation: Heavy metals, organic–inorganic contaminants, and circular economy–driven sustainable agriculture

Муаллифон, бо тартиби аслӣ: Khuram Shehzad Khan; Tajwar Alam; Abdul Waheed; Rizwan Azim; Muhammad Ahsan Asghar; Jairo A. Palta; Lingling Li; Taqi Raza; Muhammad Farhan Qadir; Rabia Manzoor.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ изҳороти муаллифи якуми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифони масъул: Khuram Shehzad Khan, Tajwar Alam ва Lingling Li.

Муассисаҳо: State Key Laboratory of Aridland Crop Science, Gansu Agricultural University; College of Agronomy, Gansu Agricultural University; College of Resources and Environmental Sciences, National Academy of Agriculture Green Development, China Agricultural University; Institute of Soil & Environmental Sciences, University of Agriculture Faisalabad; Institute of Hydroponic Agriculture, Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University; College of Grassland Science, Gansu Agricultural University; Department of Biological Resources, Agricultural Institute, Centre for Agricultural Research, ELKH; The University of Western Australia, Institute of Agriculture & School of Agriculture and Environment; Biosystems Engineering & Soil Science, University of Tennessee; College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University; Institute of Soil and Environmental Sciences, PMAS Arid Agriculture University.

Навъи манбаъ: Мақолаи шарҳии фарогир, ки ҷустуҷӯи сохторёфтаи адабиётро дар бар мегирад.

Журнал: Farming System.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: Ҷилд 4, Шумора 3, 100214.

DOI: 10.1016/j.farsys.2026.100214

Санаи ирсол: 22 сентябри 2025.

Санаи версияи ислоҳшуда: 26 январи 2026.

Санаи қабул: 26 январи 2026.

Санаи дастрасии онлайн: 27 январи 2026.

Санаи шумора: Июли 2026.

Вазъи рецензия: Мақолаи шарҳӣ мебошад, ки дар маҷаллаи илмии рецензияшуда нашр шудааст.

Ношир: Elsevier B.V., аз номи China Agricultural University нашр мекунад.

Пайванди расмии нашр:ScienceDirect – саҳифаи расмии мақола

Пайванди DOI:https://doi.org/10.1016/j.farsys.2026.100214

Дастрасии кушода ва иҷозатнома: Мақола бо иҷозатномаи Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0) ҳамчун дастрасии кушода нашр шудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби Gansu Provincial Department of Human Resources and Social Security Postdoctoral Starting Fund бо рақами GSAU-BH-2023-12 дастгирӣ шудааст.

Дастрасии додаҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки ҳамаи додаҳои дар ҷараёни таҳқиқот эҷод ё таҳлилшуда дар дохили мақола мавҷуданд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки бархӯрди манфиатҳои маълум надоранд.

Саҳмҳои муаллифон

Khuram Shehzad Khan; ба тарҳи аслӣ, тасвирсозӣ, тасдиқ, нармафзор, манбаъҳо, идоракунии лоиҳа, усул, таҳқиқ, таҳлили расмӣ, танзими додаҳо ва консептуализатсия саҳм гузоштааст. Tajwar Alam; дар тарҳи аслӣ, тасвирсозӣ, тасдиқ, нармафзор, манбаъҳо, усул, таҳлили расмӣ ва консептуализатсия иштирок кардааст. Abdul Waheed ва Rizwan Azim асосан саҳмҳои бозбинӣ/таҳрир, тасвирсозӣ, тасдиқ/нармафзор ва манбаъҳоро пешниҳод кардаанд. Muhammad Ahsan Asghar бозбинӣ/таҳрир, тасдиқ ва нармафзор; Jairo A. Palta бозбинӣ/таҳрир ва тасвирсозӣ; Lingling Li бозбинӣ/таҳрир, тасвирсозӣ, машварат, нармафзор ва консептуализатсия; Taqi Raza, Muhammad Farhan Qadir ва Rabia Manzoor бошад саҳми бозбинӣ ва таҳрирро гузориш кардаанд.

Носозгориҳои дохили манбаъ

Дар манбаъ ҳарорати газификатсия байни матн ва ҷадвал гуногун дода шудааст: дар Бахши 3.3 — 800–1200 °C, дар Ҷадвали 1 — 700–1500 °C. Аз ин рӯ, дар матни Verianla ин ду арзиш ба як доираи қатъӣ табдил дода нашудаанд.

Дар Бахши 5.2 фторид дар як ҷой ҳамчун “яке аз металлҳои асосии заҳрнок” номида мешавад, дар ҳамон бахш бошад ҳамчун аниони ғайриорганикӣ дар шакли F⁻ баррасӣ мегардад. Ин носозгории истилоҳӣ дар матни манбаъ мавҷуд аст.

Байни рӯйхати адабиёт ва Ҷадвали 2 низ баъзе носозгориҳои иқтибосӣ дида мешаванд. Масалан, дар Ҷадвали 2 “Jian et al., 2020” ба бартарафсозии Pb²⁺ бо коҳи биринҷ пайваст карда шудааст, дар ҳоле ки сабти Jian et al. (2020) дар бахши адабиёти мақола мета-таҳлил дар бораи таъсири зироатҳои пӯшишӣ ба карбони хоки кишоварзии ҷаҳонӣ мебошад. Сабти Gao et al. (2023), ки дар сатри PFOA-и Ҷадвали 2 дода шудааст, низ дар адабиёт ҳамчун таҳқиқоти дигар дар бораи бартарафсозии бисфенол S рӯйхат шудааст. Аз ин рӯ, арзишҳои рақамии алоҳида дар он ҷадвал набояд бе санҷиши мустақили сабти библиографӣ ҳамчун далели қатъии муқоисавӣ истифода шаванд.

Ҳадҳои асосии методологӣ ва илмӣ

Ин таҳқиқот таҷрибаи нави биоангишт, озмоиши саҳроӣ ё пилоти тозакунии оби партовро иҷро намекунад; он шарҳест, ки натиҷаҳои таҳқиқотҳои пешинаро синтез мекунад. Аз ин рӯ, фоизҳои бартарафсозӣ, иқтидорҳои адсорбсия, тағйироти ҳосилнокии маҳсулот ва нишондиҳандаҳои иқтисодии додашуда аз ашёи хом, хокҳо, ифлоскунандаҳо, вояҳо ва шароити таҷрибавии гуногун меоянд.

Огоҳии асосии илмии шарҳ махсусан муҳим аст: иммобилизатсияи металлҳои вазнин бо биоангишт бартарафсозии пурраи металл аз муҳит нест. Пиршавии дарозмуддат, тағйироти pH/редокс, режими об, фаъолиятҳои биологӣ ё амалиёти кишоварзӣ метавонанд боиси дубора ҳаракатнок шудани металлҳои пештар иммобилизатсияшуда гарданд. Аз ин рӯ, интиқоли натиҷаҳои лабораторӣ ба системаҳои воқеии саҳроӣ ё системаҳои пурмиқёси оби партов тасдиқи дарозмуддати саҳроиро талаб мекунад.

Механизмҳо, арзишҳо ва натиҷаҳои илмӣ дар ин муҳтавои Verianla ба таҳқиқоти баррасишуда асос меёбанд. Аз манбаъҳои берунӣ натиҷаи нави таҷрибавӣ ё механизм илова нашудааст; тасдиқи берунӣ танҳо барои санҷиши ҳувияти нашр, маҷалла ва маълумоти рецензия истифода шудааст.