近日，我校教育部寒地黑土生境健康国际合作联合实验室在材料科学领域期刊《The Innovation Materials》发表题为“Thermal condensation drives molecular evolution of biochar-derived dissolved organic matter for heavy metal immobilization”的研究论文，研究聚焦生物炭中的可溶性反应组分（BDOM），揭示了热缩合如何重塑其分子结构，并进一步决定重金属固定效能。

研究发现，热缩合通过脂肪族和多糖结构的脱水、裂解与缩合，削弱原有腐殖质聚集网络，并推动BDOM向更凝聚的芳香结构域演化。在这一过程中，原本分散并受空间遮蔽的含氧官能团被重新组织，逐步形成以酚性、芳醚和羧基关联结构为特征的局部配位域；腐殖质聚集结构的简化进一步降低了位点遮蔽与分子间竞争，使酪氨酸样酚性位点充分暴露。由此，Cd配位由依赖孤立官能团的离散、竞争性结合，转变为多个位点在空间上相互匹配的协同配位，从而提升络合结构的稳定性与持久性。

该研究表明，生物炭材料性能不仅取决于固相孔隙结构和表面官能团丰度，可溶性分子组分的组织状态及其局域配位环境同样发挥重要作用。这一认识将生物炭的构效关系从传统固相结构进一步拓展至可溶性分子尺度，也为理解和调控其环境功能提供了新的材料化学基础。

水利科学与工程学院2025级博士研究生李煜为第一作者，水利科学与工程学院杨帆教授、农业装备能源工程学院程魁教授和马克斯·普朗克胶体与界面研究所Markus Antonietti教授为共同通讯作者。研究工作得到黑龙江省杰出青年基金、黑龙江省优秀硕博论文培育项目资助开展。

研究团队简介：

教育部寒地黑土生境健康国际合作联合实验室依托东北农业大学农业工程学科（省优势特色学科、工程学ESI全球前1%主要贡献学科），聚焦“黑土地保护”与“粮食安全”国家重大战略需求，立足东北典型寒地黑土区，致力于国际前沿学术探索与区域重大问题协同攻关，已发展为寒地黑土资源保护与可持续利用领域的重要科研平台。实验室目前设有三个特色研究方向：

1.寒地黑土土壤障碍因子削减与退化阻控：研发人工腐殖质创制技术与人工土壤构建体系，解决黑土有机质流失、结构破坏等问题，实现耕地质量提升与固碳增汇。

2.寒地农田绿色高效用水与水旱灾害防治：揭示作物-水土耦合机制，开发智能灌溉与灾害预警技术，构建高效水资源利用模式。

3.寒地农田水土生境协同调控与保育：研制新型修复材料和生物技术，开发生态友好型调控措施，建立生境保育与农业高产的集成模式。

目前，实验室累计主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目40余项，获国家科技进步奖1项、省级科技奖10项，IUPAC国际奖项1项。团队已发表SCI论文300余篇;申请发明专利80余件，出版学术专著2部。

（原文链接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-mater.2026.100236）

（供稿/水利科学与工程学院）