Biochar produced by pyrolysis of biomass can be used to counter nitrogen (N) pollution. The present study investigated the effects of feedstock and temperature on characteristics of biochars and their adsorption ability for ammonium N (NH4+-N) and nitrate N (NO3−-N). Twelve biochars were produced from wheat-straw (W-BC), corn-straw (C-BC) and peanut-shell (P-BC) at pyrolysis temperatures of 400, 500, 600 and 700°C. Biochar physical and chemical properties were determined and the biochars were used for N sorption experiments. The results showed that biochar yield and contents of N, hydrogen and oxygen decreased as pyrolysis temperature increased from 400°C to 700°C, whereas contents of ash, pH and carbon increased with greater pyrolysis temperature. All biochars could sorb substantial amounts of NH4+-N, and the sorption characteristics were well fitted to the Freundlich isotherm model. The ability of biochars to adsorb NH4+-N followed: C-BC>P-BC>W-BC, and the adsorption amount decreased with higher pyrolysis temperature. The ability of C-BC to sorb NH4+-N was the highest because it had the largest cation exchange capacity (CEC) among all biochars (e.g., C-BC400 with a CEC of 38.3 cmol kg−1 adsorbed 2.3 mg NH4+-N g−1 in solutions with 50 mg NH4+ L−1). Compared with NH4+-N, none of NO3−-N was adsorbed to biochars at different NO3− concentrations. Instead, some NO3−-N was even released from the biochar materials. We conclude that biochars can be used under conditions where NH4+-N (or NH3) pollution is a concern, but further research is needed in terms of applying biochars to reduce NO3−-N pollution.

Background Hydrogels are used to provide a barrier against peritendinous adhesion formation, but when implanted intraoperatively, they degrade rapidly and aggravate early inflammatory pain. It is uncertain whether clinical efficacy can be improved by avoiding the inflammatory phase when hydrogels are delivered during adhesion formation. Questions/purposes (1) Compared with intraoperative hydrogel application, does ultrasound-guided postoperative application result in better total active motion (TAM) at 12 months after tendon injury? (2) Does ultrasound-guided postoperative application of hydrogels result in lower pain, better function, and better satisfaction? Methods This open-label, prospective, single-center, randomized controlled trial was conducted by reparative and reconstructive surgeons at the National Orthopedics Clinical Medical Center, Shanghai, People’s Republic of China. Between May 2021 and December 2022, 53% (168 of 317) of patients who met our inclusion criteria were recruited, and 47% (149 of 317) of patients were excluded because of the exclusion criteria. Finally, 84 patients were randomized to the postoperative group to receive ultrasound-guided carboxymethyl chitosan (CMC) hydrogel delayed injection, and 84 patients were randomized to the intraoperative group to receive CMC hydrogel intraoperative application. Another 8% (7 of 84) of patients in the postoperative group and 10% (8 of 84) of patients in the intraoperative group were lost before the minimum study follow-up time of 1 year or had incomplete datasets, leaving 91% (153 of 168) of patients with data for analysis. Data on outcome events were analyzed according to the intention-to-treat principle, which included all patients who underwent randomization. Follow-up visits were completed at 3 weeks, 6 weeks, 3 months, 6 months, and 12 months after tendon repair. The primary outcome was TAM (ie, the sum of the degrees of active metacarpophalangeal joint, proximal interphalangeal joint, and distal interphalangeal joint flexion less the degrees from full extension; minimum clinically important difference [MCID] 20°) at 12 months. Secondary outcomes included pain (measured with a VAS; range 0 to 10, a higher score indicating worse pain; MCID 0.6), Michigan Hand Outcomes Questionnaire activities of daily living (MHQ-ADL) score (range 0 to 100, a higher score indicating better outcomes; MCID 10.1), and MHQ satisfaction (MHQ-SAT) score (range 0 to 100, a higher score indicating better outcomes; MCID 33.0). Results At 12 months, the ultrasound-guided postoperative injection group had improved TAM (intraoperative 189° [95% CI 179° to 199°] versus postoperative 209° [95% CI 199° to 219°], mean difference 20° [95% CI 6° to 35°]; p = 0.006; the mean difference in the primary outcome fulfilled the MCID value at all time points). At 6 weeks, we found no clinically important difference in VAS pain scores among groups (intraoperative mean ± SD 2.0 ± 1.0 versus postoperative 1.7 ± 1.0, mean difference 0.3 [95% CI 0.1 to 0.7]; p = 0.02); however, at 3 weeks, the VAS pain scores showed clinically important difference among groups (3.6 ± 1.4 versus 2.9 ± 1.2, mean difference 0.7 [95% CI 0.3 to 1.1]; p = 0.001). At 3 months, the ultrasound-guided postoperative injection group had higher MHQ-ADL scores (intraoperative 62 ± 10 versus postoperative 75 ± 10, mean difference 13 [95% CI 11 to 17]; p < 0.001), and the mean difference of MHQ-ADL scores reached the MCID value at all time points. At 3 months, there was no clinically important difference in MHQ-SAT scores between groups (intraoperative 62 ± 8 versus postoperative 70 ± 8, mean difference 8 [95% CI 6 to 11]; p < 0.001). Conclusion Compared with intraoperative CMC hydrogel injection, postoperative ultrasound-guided injection improved the TAM and function of the affected limb, showed a short-term pain control effect, and did not increase the risk of complications. Clinical trials are needed to confirm the safety and efficacy of ultrasound-guided postoperative injection of CMC hydrogels and to determine the most effective dose and the health and economic benefits of treatment. Level of Evidence Level I, therapeutic study.