土壤中生物炭分子尺度老化研究博士项目

【项目介绍】

爱丁堡大学化学学院 Valentina Erastova 博士课题组与地球科学学院 Saran Sohi 教授合作，联合 Black Bull Biochar (www.blackbullbiochar.com)，现招收一名博士研究生。

生物炭作为一种负排放技术正得到越来越广泛的应用，因为它可以在十年至百年时间尺度上稳定土壤中的碳。然而，当前的碳核算和认证框架通常依赖于整体代理指标（如元素比值和简单的寿命假设），未能捕捉生物炭化学性质和表面特性在真实土壤老化过程中的演变。这些分子尺度的变化也是生物炭作为土壤改良剂价值的核心，影响养分保持、持水能力以及与溶解有机物和矿物质的相互作用。

本跨学科博士项目将结合实验表征（地球科学学院，Saran Sohi 教授）与原子分子建模和模拟（化学学院，Valentina Erastova 博士），建立对土壤中生物炭老化的机理认识。项目将： (i) 表征新鲜和土壤老化的生物炭，量化整体组成和表面官能团的变化； (ii) 开发并验证新鲜和老化生物炭的代表性原子模型； (iii) 利用分子模拟探究不断演变的官能团如何控制稳定性以及与关键土壤组分（包括矿物质和溶解有机质）的相互作用。

与 Black Bull Biochar（工业合作伙伴）合作，本研究将把分子层面的认识转化为基于功能的耐久性和性能指标，支持完善高完整性碳移除信用的方法论，并为长期土壤用生物炭的合理设计和认证提供依据。学生将接受分子模拟、环境/土壤化学方法以及面向行业的碳核算/MRV（监测、报告与核查）方面的培训，包括在合作公司的实习。

【关键研究问题】

1. 生物炭表面化学（“官能团”）在土壤老化过程中如何在分子尺度上演变？（例如：形成哪些含氧官能团，其丰度/分布如何变化，新鲜和土壤老化生物炭之间有何差异）
2. 这种不断演变的官能团如何控制生物炭的耐久性和土壤中长期碳的持久性？（即哪些分子尺度的变化会随时间增加或降低稳定性）
3. 老化驱动的官能团变化如何改变生物炭与核心土壤组分的相互作用？（特别是溶解有机质和矿物表面，包括矿物缔合如何改变哪些官能团暴露/可及）
4. 如何将分子尺度描述符转化为可测量、可扩展的“生物炭质量”和耐久性指标？（将原子/光谱官能团与当前整体代理指标以及与认证相关的持久性度量联系起来）
5. 官能团演变如何影响生物炭作为土壤改良剂/肥料组分的性能？（对养分相互作用/保持、水分亲和力以及随老化进程更广泛的农艺价值的影响）

【申请要求】

欢迎来自化学、材料科学、化学工程、环境/地球科学、物理学或相关学科、具有扎实学位、喜欢定量问题解决、对分子尺度表面化学和可持续技术（生物炭、土壤、碳移除）感兴趣的有动力的学生申请。本项目适合能够跨学科工作并与学术和工业合作伙伴良好沟通的申请人；具有分子模拟、编程/数据分析（如 Python）或高性能计算（HPC）经验者优先，但非必需。

【申请材料】

初步申请需提交求职信和简历，发送至 Valentina Erastova 博士：valentina.erastova@ed.ac.uk

职位将保持开放直至招满为止。截止日期可能会在稍后添加。

【重要提示】

在提交求职信和简历之前，请完成在线“化学学院平等、多样性与包容性表格（26/27入学）”。该表格将自动生成一个唯一的“回执编号”，您必须在求职信中包含此编号。

【平等与多样性】

化学学院持有 Silver Athena SWAN 奖，以表彰我们在推进高等教育性别平等方面的承诺。大学是种族平等宪章的成员，也是 Stonewall Scotland 多元化冠军，积极促进 LGBT 平等。大学有一系列举措支持家庭友好型工作环境。详情请参阅大学举措网站：https://equality-diversity.ed.ac.uk/inclusion/family-and-carer

【资助信息】

该博士项目由爱丁堡大学全额资助42个月，涵盖学费和按 UKRI 标准发放的年度津贴。2025-26年度津贴为每年20,780英镑，适用于满足 EPSRC 居住要求的候选人。