Journal of Animal Environmental Research

fa مروری بر نقش بیوچار در کاهش تهدید میکروپلاستیک‌ها در اکوسیستم‌های خاکی و آبی با تأکید بر پیامدهای جانوری A Review on the Role of Biochar in Mitigating Microplastic Threats in Terrestrial and Aquatic Ecosystems with Emphasis on Animal Implications تخصصي Special مروری Review <div style="text-align: justify;">امروزه، گسترش فزاینده و کنترل‌نشده آلودگی‌های ناشی از میکروپلاستیک‌ها (MPs) در محیط‌های آبی و خاکی به‌عنوان یکی از پیچیده‌ترین و فراگیرترین چالش‌های محیط‌زیستی قرن بیست ‌و یکم به شمار می‌رود. این ذرات ریز، نه‌تنها منجر به تغییر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی زیست‌بوم‌ها می‌شوند، بلکه از طریق ورود به زنجیره‌های غذایی و ایجاد فرآیندهایی نظیر زیست ‌تجمع و انتقال تغذیه‌ای، می‌توانند سلامت جانداران را در سطوح مختلف اکولوژیک تحت تأثیر قرار دهند. از جمله رویکردهای نوظهور به‌منظور کاهش این تهدید، استفاده از بیوچار به‌عنوان یک ماده جاذب، پایدار، کم‌هزینه و سازگار با اصول اقتصاد چرخشی مطرح شده است. بیوچار، یک ماده غنی از کربن است که از طریق فرآیند پیرولیز (تخریب ترموشیمیایی بیومس تحت شرایط غیرهوازی یا اکسیژن محدود) تولید می‌شود و به‌دلیل ساختار متخلخل، سطح ویژه بالا و حضور گروه‌های عاملی فعال سطحی، قابلیت بالایی در جذب، تثبیت و کاهش اثرات ‌سمی میکروپلاستیک‌ها دارد. در طی فرآیند پیرولیز، کربن آلیفاتیک به کربن‌های پایدارتر آروماتیک و گازهای قابل سوختن (H₂, CH₄, CO) تبدیل می‌گردد که این امر موجب افزایش پایداری ساختاری و مقاومت بیوچار در برابر تجزیه زیستی در محیط می‌شود. در این مقاله، با رویکردی تحلیلی-مروری، سازوکارهای فیزیکی و شیمیایی حذف میکروپلاستیک‌ها توسط بیوچار، تعاملات آن در خاک و آب، و پیامدهای زیستی بالقوه بر جانوران بررسی شده است. یافته‌ها نشان می‌دهند که مکانیسم‌های جذب فیزیکی در حفرات میکرومتخلخل، برهم‌کنش‌های الکترواستاتیک، آب‌گریزی، پیوندهای π–π و هم چنین پدیده‌های تجمع و ته‌نشینی مشترک بیوچار-میکروپلاستیک، نقش کلیدی در حذف یا کاهش تحرک MPs دارند. افزون بر این، کاربرد بیوچار در خاک می‌تواند با تعدیل ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، کاهش دسترس‌پذیری زیستی ذرات، بهبود فعالیت‌های آنزیمی و تنظیم ترکیب جامعه میکروبی، به‌طور غیرمستقیم مواجهه جانوران خاکزی و آبزی را کاهش دهد. با این حال، بخش عمده شواهد موجود مبتنی بر مطالعات آزمایشگاهی است و داده‌های میدانی بلندمدت و مطالعات تجربی انجام‌شده بر روی جانداران زنده در شرایط طبیعی یا نیمه‌طبیعی درباره پیامدهای اکولوژیک بر زیست‌بوم‌های جانوری هم چنان محدود و ناکافی است. هم چنین، عواملی نظیر هوازدگی بیوچار، احتمال آزادسازی مجدد آلاینده‌ها و ملاحظات مرتبط با مقیاس صنعتی، از چالش‌های مهم در کاربرد گسترده این فناوری به شمار می‌روند. در مجموع، بیوچار به‌عنوان یک راهکار امیدوار کننده در مدیریت و کاهش مخاطرات ناشی از میکروپلاستیک‌ها مطرح است، اما ارزیابی جامع عملکرد آن در شرایط واقعی اکوسیستم، تحلیل اثرات بلندمدت بر شبکه‌های غذایی و توسعه چارچوب‌های مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده، از اولویت‌های اساسی تحقیقات آینده محسوب می‌شوند.</div> <div style="text-align: justify;">The uncontrolled and increasing proliferation of microplastic (MP) <a name="_Hlk223004825">pollution</a> in aquatic and terrestrial environments has emerged as one of the most complex and pervasive environmental challenges of the 21st century. These microscopic particles not only alter the physicochemical properties of ecosystems, but may also affect organism health across multiple trophic levels through food chain transfer, bioaccumulation, and trophic magnification processes. Among emerging mitigation strategies, biochar has gained considerable attention as a sustainable, cost-effective, and circular-economy–oriented adsorbent material. Biochar is a carbon-rich material produced through the pyrolysis of biomass under oxygen-limited conditions. Owing to its porous structure, high specific surface area, and abundance of reactive surface functional groups, biochar exhibits substantial capacity for the adsorption, immobilization, and toxicity mitigation of microplastics. During pyrolysis, aliphatic carbon structures are transformed into more stable aromatic carbon forms along with combustible gases (H2, CH4, CO), enhancing the structural stability and environmental persistence of biochar. This review adopts an analytical perspective to examine the physicochemical mechanisms underlying microplastic removal by biochar, its interactions in soil and aquatic systems, and the potential biological implications for animal ecosystems. The findings indicate that physical entrapment within micropores, electrostatic interactions, hydrophobic forces, π–π interactions, and aggregation–sedimentation processes collectively contribute to reducing microplastic mobility and environmental availability. Furthermore, biochar application in soils may indirectly reduce exposure of soil and aquatic fauna by modifying physicochemical properties, decreasing microplastic bioavailability, enhancing enzymatic activity, and reshaping microbial community structure. However, most existing evidence is derived from laboratory-scale studies, while long-term field data and direct in vivo investigations on ecological impacts in animal systems remain limited. Additional concerns include biochar aging, potential re-release of adsorbed contaminants, and challenges related to large-scale industrial implementation. Overall, biochar represents a promising strategy for mitigating microplastic-related environmental risks. Nevertheless, comprehensive field validation, long-term ecosystem-level assessments, and predictive modeling of biochar–microplastic interactions remain critical priorities for future research.</div> اکوسیستم, آلوگی, بیوچار, محیط زیست, میکروپلاستیک Ecosystem, Pollution, Biochar, Environment, Microplastic 81 90 http://journalaer.com/browse.php?a_code=A-10-2-58&slc_lang=fa&sid=1 Seyedeh Bahareh Azimi سیده بهاره عظیمی azimib@rcesd.acir 10031947532846001228 10031947532846001228 Yes سازمان حفاظت محیط زیست Azadeh Safadoust آزاده صفادوست safadoust@basu.ac 10031947532846001229 10031947532846001229 No Nadia Babaei نادیا بابایی 10031947532846001230 10031947532846001230 No