热解过程中，生物质原料的结构基本印记在了生物炭中，对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中，质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生，导致矿物及碳骨架形成，并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体，但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积，微孔的含量与比表面积呈正相关。生物质炭具有表面积大、多孔性以及吸附性强的特点，可以大量吸附土壤中的有机质等营养物质。湖北环境修复生物质炭丰度控制
生物炭的含碳量随炭化温度的不同而发生改变，生物炭性质也受到制备温度、加热速率、通气条件等条件的影响，以温度影响较大。随制备温度的升高，生物炭产量下降，但其碳含量、灰分含量、比表面积以及孔隙度却随着温度的升高而升高。裂解温度与生物炭碳、灰分含量呈正相关，相关系数分别为0.17和0.28。随着裂解温度的升高，生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈极负相关，相关系数为–0.77。因为热裂解温度增高，易热解含碳化合物残留降低，生物炭中难分解碳物质比例相应增高，固定碳含量增大，继而碳含量增多。热裂解温度升高，有机物损失增大，灰分在生物炭中含量相应增大，由1404植物营养与肥料学报22卷于灰分是碱性物质，生物炭pH因生物质热解温度增高而提高。生物炭碳含量高意味着被氧化为无机灰分的部分减少，反之亦然。河南生物质炭丰度控制生物质炭中的糖脂（Glycolipids）、磷脂质（Phospholipids）等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。
生物质炭是一种多孔质炭材料，外观黑色，形状主要有粉状和颗粒状。生物质炭根据原料来源不同，可以分为木炭、稻壳炭、秸秆炭等。秸秆炭理化特性：每千克炭中合钾53g、氮4.3g、磷2.6g、镁3.52g、微量元素铜0.015g、铁0.58g、锌O.11g，比表面积171m2/g。生物质炭具有发达的孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团，稳定的物理和化学性质，能耐酸碱，能经受水湿、高温及高压，特别是制成活性炭后，是优良的吸附、净化材料、也可以作为催化剂或催化剂载体。生物质炭的制备方法简单多样，包括高温热解、水热碳化、传统碳化等类型。制备场地也灵活多样，从大型工业到小型家庭规模，甚至在农田场地都可以制得。因此，其在应用和推广方面具有优势。不过，目前生物质炭的有效性取决于其物理和化学特性，而这些特性受到废弃物本身的可利用性和生产加工制造等因素的影响，对其机理还需进一步系统研究。
有研究表明，裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高，生物炭的pH值增加，这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量；裂解温度与生物炭CEC呈正相关，这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分，进而增大了生物炭的CEC。另外，有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析，结果显示pH值和CEC呈正相关，相关系数为0.26。生物炭呈碱性，能够明显提高土壤pH，改变土壤质地，增大盐基交换量，从而引起土壤CEC增加，影响植物对营养元素的吸收效果生物质炭可以去除环境中的污染物，还可以吸附游离碳和氮化合物，减少生物质在转化过程中温室气体的排放。
生物质炭不仅是含碳量丰富的稳定物质，而且具有多孔结构、容重小、比表面积大和吸附能力强等特性，在自然条件下通常呈碱性。由于生物质炭的容重远低于矿质土壤，其添加往往可以降低土壤的容重。生物质炭的孔隙分布、颗粒大小以及在土壤中的移动都可以影响土壤孔隙结构，其多孔结构使表层土壤孔隙度增加，进而促进微生物的活动和植物根系的生长。生物质炭可以吸附和保持土壤水分，增强水分的渗透性；其对土壤孔径和分布的改变，可以影响土壤水分的渗滤模式、停留时间和流动路径。生物质炭的添加不仅有利于土壤团聚结构的改善和稳定，其自身也因团聚体的物理保护作用而得以在土壤中长期存留。13C标记生物炭研究表明生物炭的固碳潜力由生物炭稳定性及其引起的激发效应决定。中国台湾环境修复生物质炭丰度控制
生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境。湖北环境修复生物质炭丰度控制
以往研究表明，生物质炭的多孔结构和大比表面积可以为微生物提供适宜的生境，微生物可以直接利用生物质炭含有的活性组分作为能源物质。研究指出，生物质炭可以通过提高土壤物理和化学性质，如提高有机碳含量，Ca含量，降低可交换Al含量，来改善微生物生存环境。生物质炭对有毒化合物的吸附，如酚类、农药等，可以降低这些有害物质的移动性，进而保障微生物的正常活动；而生物质炭对土壤原有机物质的吸附可能导致其在炭表面的固定或者炭内部的物理保护，降低了与微生物群体的接触机会，进而对微生物活动产生抑制。此外，生物质炭添加对土壤持水能力和团聚结构等方面的提高，也有利于土壤环境中微生物群体的生长和代谢。湖北环境修复生物质炭丰度控制
