图1 共水热碳化过程、安全性及应用潜力分析示意图

图2 水热炭复合材料对Cd2+和Zn2+的潜在吸附机理

图3 共水热液相产物的潜在利用模式

3月26日和3月19日，亚林所生态修复研究团队分别在国际期刊《Journal of Alloys and Compounds》（IF2024=5.8）发表题为“One-pot synthesis of high-efficiency hydroxyapatite-hydrochar composites derived from phytoremediation biomass and bone meal: Heavy metal stabilization, adsorption performance and mechanism（一步法合成源自植物修复生物质与骨粉的羟基磷灰石-水热炭复合材料：重金属稳定化、吸附性能及机理）”，CSCD期刊《生态环境学报》发表题为“含重金属林木生物质与骨粉共水热液相产物：解析及应用潜力初步评价”的研究论文。

共水热碳化技术（Co-Hydrothermal Carbonization，Co-HTC）是一种在亚临界水环境中协同处理有机废弃物的高效热化学转化技术，具有原料协同、能耗低、产物多样化等的优点。亚林所生态修复团队创新采用该技术，协同处理含重金属林木生物质与骨粉，实现了固-液产物的高值化利用，为植物修复衍生生物质的资源化提供了新方案。

该团队通过3D响应面法优化共水热碳化工艺（温度、时间、原料配比等），开发出兼具重金属稳定性和吸附功能的羟基磷灰石-水热炭复合材料。该材料使Cd、Zn的浸出率分别降低94.31%和82.41%，达到国际安全标准（Toxicity Characteristic Leaching Procedure，TCLP，美国环保局推荐的标准毒性浸出方法）。同时，其对Cd2⁺、Zn2⁺表现出优异吸附性能（吸附容量分别达42.08 mg/g和29.44 mg/g），且稳定作用机制主要包括表面络合、阳离子交换及沉淀等，可高效修复重金属污染的水体或土壤。另外，团队还对液相副产物也进行系统安全分析和评价，证实了共水热液相产物中重金属含量远低于国家污水排放标准（Cd≤0.1 mg/L，Zn≤2 mg/L），且富含氮、磷、有机碳及矿质元素（Ca、Mg、Fe等），其有机组分以酚类、酮类为主，并含有吡嗪、有机酸等活性物质。盆栽实验表明，该液相产物可改善土壤肥力，降低pH，提高酶活性，显著促进柳树生长（生物量提升22.50–37.08%），在碱性贫瘠土壤改良方面具有重要应用潜力。该成果为植物修复生物质的安全处置与资源化提供了“废弃物—功能材料—农林应用”的全链条解决方案，推动了循环经济与可持续发展。

亚林所与青海民族大学联合培养研究生陈岩为第一作者，亚林所肖江副研究员和青海民族大学石成龙教授为通讯作者，亚林所陈光才研究员在方案设计和论文撰写中给予了重要指导。研究得到中国林科院基本科研业务费面上项目（CAFYBB2022SY012）、国家自然科学基金（32101370）、浙江省重点科技项目（2023SDXHDX0006）及浙江省人才计划项目（2021R52047）支持。