生物炭对重金属污染的修复作用研究进展
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用土壤重金属污染是指土壤中镉、铬、铅、汞等重金属超过一定的安全标准，对植物生长和人类健康都会造成严重影响的现象。
随着工业化和城市化的发展，土壤重金属污染已经成为世界范围内面临的一大环境问题。
针对土壤重金属污染问题，科学家们致力于寻找有效的修复方法，而生物炭则成为近年来备受关注的一种修复土壤重金属污染的材料。
本文将对生物炭在土壤重金属污染修复中的应用进行探讨。
一、生物炭的特点生物炭是指通过高温热解植物残体得到的一种碳质固体材料。
其主要特点包括孔隙率大、比表面积大、孔径均匀、化学稳定性高等。
这些特性使得生物炭成为一种理想的土壤修复材料，特别是在重金属污染土壤的修复中具有独特的优势。
生物炭的高孔隙率和大比表面积有助于吸附土壤中的重金属离子，从而降低土壤中重金属的有效性，减少其对植物的毒害作用。
生物炭本身具有良好的化学稳定性，不易分解，可以稳定地存在于土壤中，从而保持其修复效果长久。
生物炭在修复土壤重金属污染过程中起到的主要作用是吸附和固定重金属离子。
土壤中的重金属离子在接触到生物炭时，会通过化学吸附和离子交换等机制被固定在生物炭的孔隙中，从而减少其在土壤中的有效性。
生物炭中的有机功能团还可以与重金属形成配位键结合，从而降低重金属在土壤中的迁移和生物有效性。
生物炭在土壤中的存在还可以改善土壤的结构和通气性，促进土壤微生物的繁殖和活动，从而促进土壤中重金属的降解和稳定。
目前，生物炭在土壤重金属污染修复中得到了广泛的应用。
一方面，生物炭可以直接添加到重金属污染的土壤中，通过形成土壤生物炭复合物的方式，减少土壤中重金属的有效性，降低其对植物的毒害作用。
生物炭还可以作为土壤修复材料的组成部分，与其他修复材料如有机肥、硫酸盐等混合使用，以达到更好的修复效果。
生物炭还可以通过混入土壤底层、表层覆盖等方式应用到重金属污染的土壤中，发挥其修复作用。
生物炭在土壤重金属污染修复中具有重要的应用价值。
利用生物炭修复土壤重金属污染的可行性分析
利用生物炭修复土壤重金属污染的可行性分析随着人类经济发展和城市化进程加快，土地资源被大量开发和利用，其中不可避免的就是土壤受到污染的问题。
重金属污染是一种常见的土壤污染类型，它对环境和人类健康产生不可忽视的影响，因此迫切需要一种有效的修复方法。
在此背景下，生物炭成为了一个备受关注的修复材料。
本文将尝试从生物炭的特性、利用生物炭修复土壤重金属污染的可行性等方面进行分析。
一、生物炭的特性生物炭是一种炭化生物质的产物，其制备过程是将生物质在高温下加热，并在缺氧或微氧的条件下炭化而得到的固体物质。
生物炭具有一系列特殊的物化性质，如其比表面积大、孔径分布广、亲水性差等，这些特性使得生物炭在许多领域都有着广泛的应用。
二、生物炭修复土壤重金属污染的可行性分析由于生物炭具有一系列独特的特性，因此，它被认为是一种有效的修复土壤重金属污染的材料。
下面将从几个方面进行分析。
（一）生物炭对土壤重金属的吸附作用一些研究表明，生物炭对土壤中的重金属具有很强的吸附能力，可以将重金属离子从土壤中吸附并固定在其表面。
这种吸附作用是一种无害化处理方法，因为它可以将有害的物质直接固定在生物炭中，从而减少对环境的污染。
（二）生物炭改善土壤环境除了具有吸附功能外，生物炭还可以改善土壤环境，从而减少重金属对植物生长的影响。
首先，生物炭可以调节土壤酸碱度，使得土壤的pH值变得更加适合植物生长。
其次，生物炭还能增加土壤的透气性、保水性和速效养分，从而改善土壤的物理性和化学性。
这些改善措施有助于提高土壤质量，使得土壤中的植物更加健康。
（三）生物炭对植物生长的影响生物炭不仅可以改善土壤环境，减少重金属对植物生长的影响，还可以作为一种增加植物生长的生物肥料使用。
研究表明，生物炭含有大量的有机质和微生物，这些物质可以作为植物的营养源，促进植物的生长。
此外，生物炭本身和其中包含的矿物质也能够为植物提供养分。
（四）生物炭的使用效果利用生物炭修复土壤是一种较新的处理方法，因此其效果还需要进一步研究。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用随着人口的增加和工业化的不断发展，土壤污染已经成为了世界性的问题。
其中重金属污染是一种严重的土壤污染类型。
重金属污染会对土壤、植物、水资源和人类健康产生负面影响。
因此，重金属污染的治理已经成为了国际上的热门话题。
目前，有很多方法可以用来治理土壤重金属污染，其中，生物炭的应用在治理土壤重金属污染方面具有很大的潜力。
生物炭是一种由生物质炭化而成的固体，这种材料具有很多优点。
首先，生物炭的表面积很大，并且含有大量的负电荷基团，因此它可以很好地吸附重金属离子。
其次，生物炭含有多种微生物，这些微生物可以降解有机物，促进土壤改良。
此外，生物炭还可以提供氮、磷等养分，促进植物生长。
基于这些优点，生物炭被广泛应用于治理土壤重金属污染。
在土壤重金属污染治理领域，生物炭可以用来降低土壤重金属的毒性。
由于重金属的毒性很强，土壤中一旦存在过量的重金属，就会对环境和健康产生非常严重的影响。
而生物炭可以在土壤中吸附重金属离子，从而降低它们的毒性，使得土壤中的重金属对生物的影响减小。
生物炭还可以用来修复沉积土壤中的重金属污染。
沉积土壤中的重金属污染比较严重，很难用其他方法进行治理。
而生物炭可以与沉积土壤中的重金属离子发生物理吸附和离子交换，从而将重金属离子从土壤中去除。
此外，生物炭中含有多种微生物，这些微生物可以降解沉积土壤中的有机物，促进沉积土壤的改良。
生物炭还可以用来促进植物生长。
由于生物炭中含有众多的负电荷基团，它可以吸附并激活土壤中的养分，从而促进植物生长。
同时，生物炭还可以破碎土壤粘性，改善土壤结构，增加土壤透气性，提高植物根系的吸收能力，从而使植物在含重金属污染的土壤中生长得更好。
总之，生物炭在治理土壤重金属污染中发挥了重要的作用。
它通过吸附重金属离子、降低土壤重金属的毒性、改善土壤结构以及促进植物生长等多种方式，实现了对土壤重金属污染的治理。
未来，生物炭还有很大的发展潜力，我们可以在生产生物炭的过程中不断改进技术，提高生物炭的吸附能力和植物生长促进能力，使其更好地服务于土壤重金属污染治理。
生物炭吸附重金属离子的研究进展
生物炭吸附重金属离子的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
重金属离子具有生物毒性、持久性和难以降解等特点，其在水体、土壤和大气中的累积会对生态系统产生长期的负面影响。
因此，开发高效的重金属离子去除技术成为了当前环境保护领域的研究热点。
生物炭作为一种新兴的吸附材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、丰富的官能团和良好的生物相容性等，在重金属离子吸附领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在对生物炭吸附重金属离子的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了重金属离子污染的现状及危害，阐述了生物炭的来源、制备方法和表征手段。
随后，重点综述了生物炭吸附重金属离子的机理、影响因素和吸附性能评价方法。
本文还讨论了生物炭在实际应用中的优缺点及改进策略，并展望了生物炭在重金属离子吸附领域的未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和评价，本文旨在为相关领域的研究者提供全面的信息参考，推动生物炭在重金属离子吸附领域的应用和发展。
二、生物炭的制备与表征生物炭的制备是吸附重金属离子应用中的关键步骤，其过程涉及生物质原料的选择、热解条件的优化以及炭化产物的后处理。
常用的生物质原料包括农林废弃物、水生生物以及城市有机废弃物等，这些原料具有来源广泛、可再生、环境友好等特点。
热解条件如温度、气氛和升温速率等，对生物炭的理化性质如比表面积、孔结构、表面官能团等具有显著影响。
生物炭的表征是评估其吸附性能的基础。
常用的表征手段包括扫描电子显微镜（SEM）观察其表面形貌，透射电子显微镜（TEM）分析其内部结构，比表面积和孔径分布测定仪（BET）测定其比表面积和孔结构，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）和射线光电子能谱（PS）分析其表面官能团和化学元素组成。
这些表征手段有助于深入了解生物炭的结构和性质，从而指导其在实际应用中的优化。
近年来，随着制备技术的不断创新和表征手段的日益完善，生物炭的制备与表征研究取得了显著进展。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭对土壤重金属污染修复研究【摘要】本文主要对生物炭在土壤重金属污染修复中的研究进行了探讨。
首先介绍了生物炭的性质及制备方法，接着分析了土壤重金属污染的情况和生物炭在修复中的作用机制。
然后对生物炭对不同重金属元素的修复效果进行了讨论，进一步探讨了影响生物炭修复效果的因素。
结论部分指出生物炭在土壤重金属污染修复中具有潜在的应用前景，并展望了未来研究的方向。
通过本文的综合研究，可以为解决土壤重金属污染问题提供一定的理论基础和实践指导。
【关键词】生物炭，土壤重金属污染，修复研究，性质，制备方法，作用机制，修复效果，影响因素，应用前景，研究展望1. 引言1.1 研究背景近年来，随着工业化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重。
重金属污染不仅影响了土壤的肥力和生态环境，还对人类健康造成了严重威胁。
研究和发展有效的土壤修复方法成为了迫在眉睫的任务。
生物炭在土壤重金属污染修复中的作用机制和效果还存在许多未知之处，需要进一步深入研究。
本文旨在系统总结生物炭在土壤重金属污染修复中的应用情况，探讨其作用机制和修复效果，为解决土壤重金属污染问题提供科学依据和技术支持。
1.2 研究目的为了解决土壤重金属污染对环境和人类健康造成的影响，本研究旨在探讨生物炭在土壤重金属污染修复中的应用效果及机制。
具体目的包括：1.分析生物炭的性质及制备方法，以确定最适合修复土壤重金属污染的生物炭种类和制备工艺；2.调研土壤重金属污染的情况，明确不同土壤类型和污染程度对修复效果的影响；3.研究生物炭在土壤重金属污染修复中的作用机制，探讨其与重金属元素的相互作用机理；4.评估生物炭对不同重金属元素的修复效果，比较不同重金属元素的吸附与还原能力；5.探讨影响生物炭修复效果的因素，包括生物炭用量、土壤pH、温度、湿度等因素的影响；6.展望生物炭在土壤重金属污染修复中的应用前景，提出未来研究方向，为环境保护和人类健康提供科学依据。
2. 正文2.1 生物炭的性质及制备方法生物炭是一种碳质材料，具有多孔、高比表面积、负电性等特点。
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展生物炭（biochar）是一种由生物质材料经过干燥、高温热解或炭化而制得的碳质产物。
由于其特殊的孔隙结构和化学性质，生物炭被广泛应用于吸附废水中的重金属离子。
本文将探讨生物炭在吸附废水中重金属离子方面的研究进展。
首先，生物炭的制备方法与性质对其吸附性能具有重要影响。
制备生物炭的原料种类、炭化温度和时间等因素会影响生物炭的孔隙结构和表面化学官能团的含量。
较高的炭化温度和时间能够使生物炭具有更多的微孔和介孔，提高其特定表面积和孔容，增加重金属离子的吸附位点。
此外，生物炭的表面官能团（如羟基、羧基和胺基等）也对重金属离子的吸附具有重要影响。
这些官能团能够与重金属离子形成氢键、配位键等化学键，增加吸附能力。
其次，生物炭对重金属离子的吸附行为受多个因素的制约。
pH值是影响重金属离子吸附的重要因素之一。
通常情况下，生物炭对重金属离子的吸附能力在酸性环境中较高，而在碱性环境中较低。
这是由于酸性环境下，生物炭表面官能团的负离荷有利于重金属离子的吸附。
此外，重金属离子的浓度、离子尺寸和电荷状态等也会影响生物炭对其吸附能力。
第三，各类生物炭对不同重金属离子的吸附能力存在差异。
研究表明，不同原料制备的生物炭对不同重金属离子的吸附能力存在显著差异。
例如，高炭化温度制备的生物炭更适合吸附铅离子，而较低炭化温度制备的生物炭则对镉离子的吸附效果较好。
此外，杏仁壳生物炭对铜离子的吸附性能更为突出，而竹炭则对镍离子的吸附效果较好。
因此，在实际应用中，应根据废水中重金属离子的特性选择合适的生物炭。
最后，生物炭的再生与废弃物资源化也是当前研究的热点。
当生物炭饱和吸附重金属离子后，可以采用各种方法对其进行再生，如酸碱洗法、电解法和生物修复等。
这不仅能够提高生物炭的重复利用率，还能够回收废弃物中的重金属离子。
因此，生物炭的研究不仅有助于净化废水，还具有环境保护和资源回收的双重效益。
综上所述，生物炭作为一种新型的吸附材料，在废水处理中具有良好的应用前景。
生物炭去除重金属的研究进展
生物炭去除重金属的研究进展摘要：随着矿山开采、金属冶炼加工、化工产业的发展，各种工业废水排放入水环境，致使各类水体污染日趋严重。
近年来吸附法作为一种去除水污染物的有效方法，受到了广泛关注。
研发新型高效廉价吸附剂则成为该领域的研究热点。
生物炭作为一种新型吸附剂，是一种绿色环保的修复材料，具有价格低廉，制备原料来源广泛，孔隙度大、比表面积大、吸附性能强的特点，所以其在重金属吸附与去除的应用中具有良好的潜力与前景。
本文针对以生物炭作为水中污染物吸附剂的研究现状进行了总结，对其吸附机理进行了分析。
希望本文能为生物炭在我国的水处理技术研究领域的推广与应用提供参考。
Abstract：As the development of mining industry，metallurgy，chemical industry，large amount of industry waste water has been discharged into water environments，it leads to a serious pollution in surface water. Recently，adsorption method is widely used in waste water treatment technology. Finding efficient and economic absorbent has become a hotspot for the application of this method. As an environmental-friendly material for remediation，biochar haslow price，high porosity and specific surface area，absorption ability，wide range of preparation material. It has very large potentials for heavy metal remediation and waste water treatment field. Therefore，studies used biochar as absorbent for heavy metal is collected and summarized. The interaction mechanisms between biochar and heavy meal are discussed.关键词：生物炭；吸附剂；重金属Key words：biochar；absorbent；heavy metal中图分类号：S153 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）22-0149-040 引言随着我国化学工业、矿山开采、冶炼业、印染业的快速发展，各种含重金属废水排入水体，导致我国水环境污染[1-3]。
生物炭改性及其应用研究进展
生物炭改性及其应用研究进展生物炭是一种经过高温热解制备的炭材料，其具有多孔结构和高比表面积。
随着环境污染和资源浪费的日益严重，研究人员开始将生物炭应用于不同领域，以解决现有问题。
本文将探讨生物炭改性及其在农业、环境治理和能源领域的应用研究进展。
一、生物炭改性研究进展1. 烷基化改性：研究人员通过将烷基化剂引入生物炭孔道中，对生物炭进行改性。
这种改性方式可以增加生物炭的亲水性、表面活性和催化活性，从而拓宽其应用领域。
2. 活化改性：通过将生物炭放入活化剂中，如碱金属氢氧化物或碳酸盐，可以增加生物炭的孔隙度和表面积，提高其催化和吸附性能。
3. 纳米材料改性：研究人员成功地将纳米材料引入生物炭结构中，如金属氧化物和碳纳米管。
这种改性方式可以增强生物炭的导电性、催化活性和光催化性能。
二、生物炭在农业领域的应用研究进展1. 土壤改良剂：生物炭在土壤中具有良好的保水性和保肥性，可以改善土壤结构、增加土壤肥力和提高土壤保水能力。
研究人员发现，将生物炭添加到土壤中可以有效改善酸性土壤，减少土壤侵蚀，并提高植物的生长和产量。
2. 有机肥料添加剂：生物炭可以用作种植有机肥料的添加剂，可以减少有机肥料的流失和挥发，增加有机肥料的有效利用率，从而减少农药和化肥的使用。
3. 植物生物助剂：研究人员发现，将生物炭应用于植物生长过程中可以提高植物的抗逆性和生长速度。
生物炭可以吸附和储存植物所需的营养物质，从而改善植物的生长环境。
三、生物炭在环境治理领域的应用研究进展1. 水体净化：生物炭具有良好的吸附性能，可以用于水体中的重金属、有机污染物和废水处理。
研究人员发现，生物炭可以吸附水体中的有害物质，并有效地净化水质，改善水体的生态环境。
2. 大气污染治理：研究人员将生物炭用作吸附剂，可以吸附大气中的二氧化硫、氮氧化物和有机气体等污染物，减少大气污染对人体健康的危害。
3. 土壤修复：生物炭可以吸附土壤中的有害物质，如重金属和有机污染物，从而修复受污染土壤。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用1. 引言1.1 生物炭在土壤重金属污染修复中的应用生物炭在土壤重金属污染修复中扮演着重要的角色。
随着工业化的进程和城市化的发展，土壤重金属污染成为了一个严重的环境问题，对农业生产和人类健康造成了严重威胁。
开发高效、环保的修复技术是当前亟需解决的问题之一。
通过添加生物炭，可以有效减少土壤中重金属的有效性，降低其对作物的吸收和转运能力，从而减少重金属对作物的毒害性，保障作物的生长和产量。
生物炭在土壤重金属污染修复中具有广阔的应用前景，但其应用效果受到多种因素的影响，包括生物炭的性质、用量、施用方式等。
未来的研究应当进一步深入探讨生物炭在土壤重金属修复中的机制，并寻求更加高效、环保的应用方法，以实现土壤重金属污染的有效修复和生态环境的持续改善。
2. 正文2.1 生物炭的性质及作用机制生物炭是一种由植物材料或其他有机物质经过高温热解或氧化处理而制成的固体炭材料。
其具有孔隙结构，表面积大，能有效吸附各种有害物质。
生物炭在土壤修复中的作用主要体现在以下几个方面：1. 提高土壤通气性：生物炭具有良好的孔隙结构和极大的比表面积，可以增加土壤的通气性和渗透性，有利于土壤微生物活动和植物根系生长。
2. 调节土壤酸碱度：生物炭中的碱性物质可以中和土壤酸性物质，提升土壤的pH值，减少土壤中重金属的溶解度。
3. 吸附重金属：生物炭具有良好的吸附能力，可以吸附土壤中的重金属离子，降低其在土壤中的活性，减少对植物的毒害作用。
生物炭通过改善土壤结构、减少重金属有效性、提高重金属固定性和减少重金属对作物的毒害性，发挥着重要的修复作用。
其作用机制主要包括物理吸附、化学吸附和生物作用等多种途径。
随着人们对土壤修复的重视和生物炭研究的深入，生物炭在土壤重金属污染修复中的应用前景将更加广阔。
2.2 生物炭在减少土壤重金属有效性中的应用生物炭在减少土壤重金属有效性中的应用主要通过吸附和络合作用来实现。
生物炭具有高度孔隙结构，大表面积和丰富的功能官能团，可以与土壤中的重金属离子结合形成络合物或吸附到孔隙表面上，从而降低土壤中重金属的生物有效性。
生物炭吸附有机污染物的研究进展
生物炭吸附有机污染物的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，有机污染物的排放问题日益严重，给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。
生物炭作为一种具有多孔性、高比表面积和良好吸附性能的材料，近年来在有机污染物吸附领域受到了广泛关注。
本文旨在全面综述生物炭吸附有机污染物的最新研究进展，分析生物炭的制备方法、改性技术及其在吸附有机污染物方面的应用效果，探讨生物炭吸附有机污染物的机理和影响因素，以期为生物炭在环境污染治理中的实际应用提供理论支持和技术指导。
本文首先介绍了生物炭的基本概念、制备方法和改性技术，包括热解、气化、水热碳化等制备方法以及物理、化学和生物改性技术。
随后，重点综述了生物炭在吸附有机污染物方面的应用效果，包括吸附容量、吸附速率、吸附选择性等方面的研究进展。
本文还深入探讨了生物炭吸附有机污染物的机理，包括吸附平衡、吸附动力学、吸附热力学等方面，分析了影响生物炭吸附性能的因素，如生物炭的性质、有机污染物的性质、环境条件等。
本文总结了生物炭吸附有机污染物的优势和局限性，展望了生物炭在环境污染治理领域的发展前景，提出了未来研究的方向和建议。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴，推动生物炭在有机污染物吸附领域的研究和应用。
二、生物炭的制备方法与表征生物炭的制备方法多种多样，主要包括热解、气化、水热炭化等。
其中，热解法因其操作简单、炭化效率高等优点而被广泛应用。
热解过程中，生物质在缺氧或无氧环境下经过加热，发生一系列复杂的物理化学变化，如挥发分的释放、焦油的生成和聚合、以及炭的缩聚等，最终生成生物炭。
生物质来源的多样性导致了生物炭性质的差异，因此，选择合适的生物质原料对生物炭的性能至关重要。
生物炭的表征主要包括物理性质、化学性质和表面结构等方面。
物理性质如比表面积、孔结构、粒径分布等，这些性质直接影响生物炭的吸附性能。
化学性质如元素组成、表面官能团、灰分含量等，这些性质决定了生物炭的化学稳定性和反应活性。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用【摘要】生物炭是一种具有良好吸附性能的碳质材料，被广泛应用于土壤重金属污染修复领域。
本文首先介绍了生物炭的来源与制备方法，探讨了其对土壤重金属的吸附作用机制。
随后列举了生物炭在土壤修复领域的应用案例，并详细分析了其修复作用的机理。
通过对生物炭修复效果的评价，总结出生物炭在土壤修复中具有巨大潜力，并探讨了未来发展方向。
结论部分强调了生物炭在土壤修复中的重要性，并展望了生物炭在环境修复领域的广阔前景。
生物炭的应用为土壤重金属污染修复提供了一种高效可靠的方法，有望成为未来土壤修复领域的主要技术之一。
【关键词】生物炭、土壤重金属污染、修复、吸附、应用案例、机理、效果评价、潜力、未来发展方向、结论、展望1. 引言1.1 生物炭在土壤重金属污染修复中的应用生物炭是一种由植物或动物有机物质经过热解或氧化反应而制得的一种碳质产品。
生物炭因其具有高孔隙度、大比表面积和优良的吸附性能而被广泛应用于土壤修复领域。
在土壤中存在着丰富的重金属元素，如铅、镉、铬等，它们可能来源于化肥、农药、矿产等多种渠道，对土壤和植物生长造成不良影响。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用主要体现在其强大的吸附能力上。
生物炭的表面具有大量的官能团和孔隙结构，能够有效吸附土壤中的重金属离子，降低其在土壤中的活性和生物有效性，减少对植物的毒害。
通过添加生物炭到受重金属污染的土壤中，可以有效改善土壤环境，减轻污染程度。
生物炭在土壤修复领域的应用已经得到了广泛的研究和实践验证，其修复效果显著。
未来随着科学技术的不断进步和生物炭应用的深入推广，相信生物炭在土壤重金属污染修复中将发挥越来越重要的作用，为改善土壤质量、保护生态环境发挥积极作用。
2. 正文2.1 生物炭的来源与制备生物炭的来源与制备一直是关注的研究方向。
生物炭通常是利用生物质作为原料制备而成的，生物质可以由各种可再生资源如植物秸秆、木屑、果壳等生产。
制备生物炭的方法主要包括炭化、焦化和气化等。
生物炭修复重金属污染土壤研究进展
生物炭修复重金属污染土壤研究进展司马小峰，孟玉，沈贤城，李堃，于鹏㊀（安徽省城建设计研究总院股份有限公司，安徽合肥２３００５１）摘要㊀作为一种经济有效的土壤原位修复材料，生物炭可以通过对土壤重金属的固定与转化，降低重金属的生物有效性㊂生物炭与植物㊁动物㊁微生物或其他类型材料联合使用对重金属污染土壤进行修复，不仅能提高污染的修复效率，还能增强污染修复效果的稳定性㊂探讨了生物炭单一修复对土壤理化性质及土壤重金属的影响，并综述了生物炭与其他技术联合修复重金属污染土壤相关的研究进展，展望了未来的研究趋势㊂关键词㊀生物炭；重金属；污染土壤；联合技术；原位修复中图分类号㊀Ｘ５３㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀０５１７－６６１１（２０２２）１２－００３１－０３ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０５１７－６６１１．２０２２．１２．００７㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＢｉｏｃｈａｒＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌＣｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄＳｏｉｌＳＩＭＡＸｉａｏ⁃ｆｅｎｇ，ＭＥＮＧＹｕ，ＳＨＥＮＸｉａｎ⁃ｃｈｅｎｇｅｔａｌ㊀（ＡｎｈｕｉＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００５１）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ａｓａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌ，ｂｉｏｃｈａｒｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｔｈｒｏｕｇｈｆｉｘａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｓｏｉｌ．Ｂｉｏｃｈａｒｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｌａｎｔ，ａｎｉｍａｌｓ，ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｏｒｏｔｈｅｒｔｙｐｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｕｔａｌｓｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｓｉｎｇｌｅｏｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｔｓｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｂｉｏｃｈａｒ；Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ；Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ；Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｉｎ⁃ｓｉｔｕｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ作者简介㊀司马小峰（１９８６ ），男，湖北公安人，高级工程师，博士，从事重金属污染土壤原位修复研究㊂收稿日期㊀２０２２－０１－１１㊀㊀随着矿产开采㊁金属冶炼㊁化工生产㊁污水灌溉等人类生产活动的进行，土壤重金属污染日益严重㊂据２０１４年发布的‘全国土壤污染状况调查公报“公开数据，全国土壤总的点位超标率为１６．１％，主要污染物为无机污染物，其中镉㊁汞㊁砷㊁铜㊁铅㊁铬㊁锌㊁镍８种重金属超标率分别为７．０％㊁１．６％㊁２．７％㊁２．１％㊁１．５％㊁１．１％㊁０．９％㊁４．８％［１］㊂重金属污染不仅会降低土壤肥力及作物产量，而且会通过生物积聚㊁生物放大作用威胁人类健康，并破坏生态环境［２］，所以，解决土壤的重金属污染问题刻不容缓㊂近年来，生物炭的炭封存效应引起了广泛关注，同时生物炭也开始用于土壤污染修复，其孔隙率高㊁比表面积大等特点，使其有极强的吸附能力，能够降低土壤中重金属生物毒性［３］，且生物炭制备来源广泛，制备方式简单，在土壤污染修复方面具有巨大潜力㊂１㊀生物炭修复技术生物炭是生物质（如木头㊁粪便㊁树叶等）在缺氧或限氧且相对低温（＜７００ħ）条件下加热制得的富含碳的固体残渣［４］㊂生物炭主要成分是烷基和芳香结构，组成元素主要为Ｃ㊁Ｈ㊁Ｏ等，且含有Ｎ㊁Ｐ㊁Ｋ等植物生长所需的营养物质，具有较高的ｐＨ和阳离子交换能力，可以改善土壤肥力㊁促进作物生长㊂另外，生物炭颗粒具有大量微孔结构和丰富的含氧官能团，从而降低土壤重金属的迁移性和生物有效性，因此，利用生物炭修复土壤重金属污染得到了越来越多的关注［５－６］㊂１．１㊀对重金属的吸附固定作用㊀生物炭对土壤中重金属的吸附固定机理比较复杂㊂部分学者认为生物炭对重金属以物理吸附为主，由于生物炭具有高比表面积和多孔结构，重金属离子会被吸附至生物炭表面或扩散进入孔隙内［７］㊂Ｂｅｅｓｌｅｙ等［８］也认为生物炭降低Ａｓ㊁Ｃｄ和Ｚｎ等重金属离子的迁移和生物有效性主要依靠物理吸附，这种物理吸附主要源于分子间力，故这种吸附可能是可逆的［７］㊂相关研究发现［９］，低温热解制备的生物炭对重金属离子的固定主要依靠静电作用，这主要是由于低温条件热解制备的生物炭表面有更多含氧官能团，使其带有更多的负电荷，通过静电吸引力降低了重金属离子的移动性㊂沉淀作用也是生物炭固定重金属的重要机理，生物炭的ｐＨ普遍较高，在土壤中会促进重金属离子生成金属氢氧化物㊁金属磷酸盐或碳酸盐沉淀㊂Ｊｉａｎｇ等［１０］发现加入稻秸秆生物炭使土壤ｐＨ上升，土壤生成氢氧化物沉淀，且生物炭对氢氧化物的吸附力更大，进一步降低了土壤中的重金属移动性㊂Ｃａｏ等［１１］也通过ＸＲＤ和ＦＴＩＲ表征方式证明了乳制品生物炭对土壤中Ｐｂ去除主要是由于生成磷酸盐与碳酸盐沉淀，且沉淀在总吸附作用中占比达到８４％ ８７％㊂此外，生物炭表面含氧官能团也能通过离子交换和络合作用参与重金属离子的吸附固定［１２－１３］㊂１．２㊀改变土壤性质与环境㊀生物炭在土壤中不仅可以直接与重金属离子发生反应，还可以通过改变土壤的生物化学性质影响土壤重金属的迁移性与生物有效性㊂生物炭的添加主要会影响土壤ｐＨ㊁有机质㊁阳离子交换量（ＣＥＣ）㊁持水能力及微生物群落等㊂生物炭含有的碱性物质会导致土壤ｐＨ升高，降低酸可提取态重金属的含量，进而降低其生物有效性［１４］㊂生物炭含有的矿物质会导致土壤阳离子交换容量升高，从而提高其对重金属的静电作用，更容易发生络合，促进重金属在土壤中的吸附［１５－１６］㊂大量研究表明，生物炭的添加会提高土壤有机质含量［１７－１８］，其表面官能团会与重金属形成金属络（螯）合物，从而影响重金属在土壤中的迁移［１９］㊂生物炭添加还会导致土壤可溶性磷含量提高，与Ｃｄ㊁Ｐｂ㊁Ｚｎ等重金属形成磷酸盐难溶性物质，促进对重金属的固定［２０］㊂安徽农业科学，Ｊ．ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃ．Ｓｃｉ．２０２２，５０（１２）：３１－３３㊀㊀㊀２㊀生物炭联合修复技术单一使用生物炭修复土壤存在一定的局限性，所以生物炭的联合修复逐渐兴起，将生物炭与植物㊁微生物㊁动物和其他添加物联合使用，可降低土壤重金属的生物有效性，缩短重金属污染土壤的修复周期㊂２．１㊀生物炭与植物联合使用㊀植物修复技术是指利用植物生长特性对土壤重金属进行吸收和富集，并通过收割植物实现土壤重金属的转移㊂该技术具有治理成本低㊁土壤微生态影响小等优点，但是存在修复周期长㊁适应性弱及重金属植物毒害影响等局限性㊂生物炭的添加不仅对土壤重金属有一定的钝化作用，而且可以提高土壤肥力㊁改善土壤结构，缓解重金属对植物生长的毒害㊂生物炭与植物修复联合用于土壤重金属修复时，生物炭不仅能通过吸附固定作用降低重金属的生物有效性，缓解重金属对植物的毒性，还能提供营养物质促进植物生长，从而有效修复土壤重金属㊂王玺洋等［２１］研究了稻秆炭与巨菌草联合修复铜㊁镉复合污染土壤，发现稻秆生物炭的施用不仅提高了巨菌草的成活率和其地上部分的生物量，也提升了巨菌草的地上部分对Ｃｕ㊁Ｃｄ的富集量，土壤有效态Ｃｕ㊁Ｃｄ含量显著降低㊂董双快等［２２］的研究也表明，土壤中过高浓度的Ｃｄ和Ｐｂ会抑制苏丹草的生长，而生物炭的添加能缓解这种抑制作用，并促进土壤对Ｃｄ和Ｐｂ的固持能力㊂然而，有研究发现这种协同促进作用与生物炭的添加量相关，刘蕾等［２３］发现采用麦秸秆生物炭㊁玉米秸秆生物炭和黑麦草联合修复镉污染土壤时，生物炭的添加可以提高黑麦草对土壤中镉的吸收效果，但过量添加反而会使镉固定在土壤中，这与笔者前期的相关研究结论类似［２４］㊂２．２㊀生物炭－微生物联合修复技术㊀在重金属污染土壤中，部分微生物可以分泌一些特殊蛋白与重金属生成螯合物，或通过铁载体络合作用降低重金属的生物毒性，从而实现重金属污染土壤的修复［２５］㊂然而，游离微生物在污染土壤中极易遭受不良环境的影响，导致修复效果不佳，生物炭表面的孔隙结构可能成为微生物的庇护所，添加至土壤中能改善土壤的通气条件㊁ｐＨ和保水能力，并提高土壤矿物质和有机物等含量，进而改善微生物栖息环境，促进土壤微生物丰度和数量的增加［２６－２７］㊂任晓斌等［２８］通过室内盆栽试验探究了光合细菌和生物炭对土壤铬污染的修复效果，修复３０ｄ后，联合修复后土壤中铬的生物可利用性较单一光合细菌和生物炭修复分别降低了８．０３％和９．１１％，土壤中的过氧化氢酶㊁脲酶㊁转化酶和碱性磷酸酶活性均显著增高，极大地促进了铬胁迫下小白菜植株生长，同时还大幅度降低了小白菜根系及地上部分的铬含量㊂龚诚君等［２９］研究发现，产吲哚乙酸菌与生物炭联合修复Ｎｉ和Ｃｄ污染土壤效果较好，土壤中重金属有效态的固定能力高于二者单独修复，小白菜的生长鲜重为３８．９４ｇ，也远高于二者单独修复的９．９７ｇ和５．８６ｇ，这可能是生物炭缓解了Ｃｄ㊁Ｎｉ对菌株的毒害作用，同时，其孔隙结构和营养元素为菌株生长提供了良好的环境，进而使得产吲哚乙酸菌保持较高的活性㊂李琋等［３０］利用生物炭负载微生物修复石油烃－镉复合污染土壤的试验也得到了相似结论，生物炭固定化微生物使土壤中的可交换态镉含量显著降低，且明显低于单独添加生物炭和游离微生物，此外，固定化微生物可显著增加土壤细菌数量㊁土壤脱氢酶活性㊁过氧化氢酶活性以及多酚氧化酶活性㊂Ｚｈａｎｇ等［３１］研究了内生菌㊁生物炭和植物３种方式协同强化固定化修复镉污染土壤，他们发现３种方式联合使用具有显著的植物促生效果，能显著降低土壤镉含量及有效态含量㊂２．３㊀生物炭－动物联合修复技术㊀目前，生物炭与动物联合修复技术主要为蚯蚓相关的研究㊂蚯蚓广泛存在于土壤中，是典型的无脊椎动物，其体内含有的微生物能增加土壤微生物量，并提高重金属的生物有效性［３２］㊂苏倩倩等［３３－３４］研究发现，蚯蚓与生物炭联合修复后，土壤的水溶态Ａｓ含量明显低于蚯蚓或生物炭单独修复，蚯蚓的引入增加了变形菌门的相对丰度，而变形菌门与土壤水溶态Ａｓ含量呈显著负相关，即变形菌门可能参与了土壤Ａｓ的转化与固定，此外，生物炭添加后蚯蚓体内富集的Ａｓ含量显著增加，且蚯蚓存活率没有明显变化㊂２．４㊀生物炭－其他材料联合修复技术㊀近年来有研究人员开始将生物炭与其他材料联合用于土壤重金属修复㊂余红等［３５］将生物炭和堆肥产品联合用于土壤汞污染修复，结果显示，生物炭和堆肥产品联合修复时，汞的生物有效性下降６１．８％，明显优于生物炭或堆肥产品单独施用的修复效果，发现堆肥过程促进了生物炭表面活性基团的形成，同时生物炭促进了堆肥过程中腐殖质的形成，而腐殖质通过阳离子交换㊁吸附㊁形成配位化合物等方式进一步改变重金属的赋存形态［３６］㊂赵首萍等［３７］研究发现，石灰与生物炭联合使用对土壤镉有效态的降低发挥了叠加作用，对土壤理化性质的改善作用明显优于石灰或生物炭单独使用，并大幅度降低水稻中Ｃｄ含量㊂肖亮亮等［３８］研究发现，麦饭石的添加也能促进生物炭的修复效果，二者联合施用后，Ｃｄ的弱酸提取态显著降低，残渣态明显增加，主要原因是麦饭石在短时间提高了土壤ｐＨ，与生物炭提供的有机质共同作用促进了土壤重金属的吸附固定与沉淀作用㊂３㊀展望生物炭原位修复具有良好的生态和经济效益，但是单一的生物炭修复存在局限性，针对生物炭修复存在的问题，目前已有较多生物炭相关的联合技术研究，在一定程度上提高了修复效率，但仍然存在各种问题㊂如何进一步改善生物炭修复效果，提高修复效率，可以从以下几个方面进一步深入研究㊂①生物炭可以降低土壤重金属的生物有效性，但存在活化形成二次污染的风险，通过超富集植物可将重金属富集而从土壤移除，且经济环保，具有较好应用前景㊂但是需要进一步寻找生长周期短㊁环境适应能力强㊁且对多种重金属富集效率高的超富集植物㊂②将生物炭修复与植物㊁转基因㊁微生物㊁农艺措施等相结合，进一步提高重金属修复效率㊂③改性生物炭在土壤重金属修复方面相关研究也较多，２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２２年未来可考虑针对与其他技术联合修复进行定向改性研究㊂④目前大部分的试验仍在实验室或小型田间进行，大规模田间试验将是后续研究的重点方向㊂参考文献［１］环境保护部，国土资源部．全国土壤污染状况调查公报［Ｒ］．２０１４．［２］李富荣，王琳清，李文英，等．水芹对重金属的吸收累积及其应用研究进展［Ｊ］．生态环境学报，２０２１，３０（１２）：２４２３－２４３０．［３］常春英，曹浩轩，陶亮，等．固化／稳定化修复后土壤重金属稳定性及再活化研究进展［Ｊ］．土壤，２０２１，５３（４）：６８２－６９１．［４］ＬＥＨＭＡＮＮＪ，ＪＯＳＥＰＨＳ．Ｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｍ］．２ｎｄｅｄ．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｒｏｕｔｌｅｄｇｅ，２０１５．［５］鲁秀国，过依婷，奉向东．生物炭对土壤中重金属作用及影响研究进展［Ｊ］．应用化工，２０１８，４７（４）：７７５－７７９．［６］兰玉顺，刘维娜，王丹，等．施用典型有机固废生物炭对土壤重金属生物有效性的影响［Ｊ］．环境工程学报，２０２１，１５（８）：２７０１－２７１０．［７］王宏胜，唐朝生，巩学鹏，等．生物炭修复重金属污染土研究进展［Ｊ］．工程地质学报，２０１８，２６（４）：１０６４－１０７７．［８］ＢＥＥＳＬＥＹＬ，ＩＮＮＥＨＯＳ，ＮＯＲＴＯＮＧＪ，ｅｔａｌ．Ａｓｓｅｓｓｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｍｐｏｓｔａｎｄｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｍｅｔａｌｓａｎｄａｒｓｅｎｉｃｉｎａｎａｔｕｒａｌｌｙｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｍｉｎｅｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕ⁃ｔｉｏｎ，２０１４，１８６：１９５－２０２．［９］贾明云，王芳，卞永荣，等．秸秆生物质炭吸附溶液中Ｃｕ２＋的影响因素研究［Ｊ］．土壤，２０１４，４６（３）：４８９－４９７．［１０］ＪＩＡＮＧＪ，ＸＵＲＫ，ＪＩＡＮＧＴＹ，ｅｔａｌ．ＩｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｕ（ＩＩ），Ｐｂ（ＩＩ）ａｎｄＣｄ（ＩＩ）ｂｙｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｒｉｃｅｓｔｒａｗｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｏａｓｉｍｕｌａｔｅｄｐｏｌｌｕ⁃ｔｅｄＵｌｔｉｓｏｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１２，２２９／２３０：１４５－１５０．［１１］ＣＡＯＸＤ，ＭＡＬＮ，ＧＡＯＢ，ｅｔａｌ．Ｄａｉｒｙ⁃ｍａｎｕｒｅｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅ⁃ｌｙｓｏｒｂｓｌｅａｄａｎｄａｔｒａｚｉｎｅ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，４３（９）：３２８５－３２９１．［１２］ＤＯＮＧＸＬ，ＭＡＬＱ，ＺＨＵＹＪ，ｅｔａｌ．ＭｅｃｈａｎｉｓｔｉｃｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙｓｏｒｐｔｉｏｎｂｙＢｒａｚｉｌｉａｎｐｅｐｐｅｒｂｉｏｃｈａｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｙｒｏｌｙｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎＸ⁃ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｆｌｏｗｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ［Ｊ］．Ｅｎｖｉ⁃ｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，４７（２１）：１２１５６－１２１６４．［１３］ＳＵＮＪＫ，ＬＩＡＮＦ，ＬＩＵＺＱ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｈａｒｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｃｒｏｐｓｔｒａｗｓ：ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄＣｄ（ＩＩ）ｒｅｍｏｖａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌ［Ｊ］．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ＆ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓａｆｅｔｙ，２０１４，１０６（２）：２２６－２３１．［１４］李江遐，吴林春，张军，等．生物炭修复土壤重金属污染的研究进展［Ｊ］．生态环境学报，２０１５，２４（１２）：２０７５－２０８１．［１５］杨惟薇，张超兰，曹美珠，等．４种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究［Ｊ］．水土保持学报，２０１５，２９（１）：２３９－２４３．［１６］张迪，胡学玉，柯跃进，等．生物炭对城郊农业土壤镉有效性及镉形态的影响［Ｊ］．环境科学与技术，２０１６，３９（４）：８８－９４．［１７］ＳＭＥＢＹＥＡ，ＡＬＬＩＮＧＶ，ＶＯＧＴＲＤ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｔｏｓｏｉｌｃｈａｎｇｅｓｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏ⁃ｓｐｈｅｒｅ，２０１６，１４２：１００－１０５．［１８］张华纬，甄华杨，岳士忠，等．水稻秸秆生物炭对污染土壤中镉生物有效性的影响［Ｊ］．生态环境学报，２０１７，２６（６）：１０６８－１０７４．［１９］曹人升，范明毅，黄先飞，等．金沙燃煤电厂周围土壤有机质与重金属分析［Ｊ］．环境化学，２０１７，３６（２）：３９７－４０７．［２０］牛晓丛，何益，金晓丹，等．酵素渣和秸秆生物炭钝化修复重金属污染土壤［Ｊ］．环境工程，２０１８，３６（１０）：１１８－１２３．［２１］王玺洋，辛在军，李晓晖，等．稻秆炭与巨菌草联合对铜镉污染土壤的修复［Ｊ］．农业环境科学学报，２０２１，４０（１）：７４－８２．［２２］董双快，朱新萍，梁胜君，等．添加生物炭对苏丹草修复Ｃｄ㊁Ｐｂ污染土壤的影响［Ｊ］．新疆农业大学学报，２０１６，３９（３）：２３３－２３８．［２３］刘蕾，王淑晴，黄子玲，等．生物炭联合黑麦草修复镉污染土壤研究［Ｊ］．河南工程学院学报（自然科学版），２０２１，３３（１）：４３－４７，５３．［２４］司马小峰，孟玉，吴东彪，等．生物炭－超富集植物联合修复镉污染土壤的研究［Ｊ］．安徽农业科学，２０２１，４９（６）：８０－８４．［２５］杨雍康，药栋，李博，等．微生物群落在修复重金属污染土壤过程中的作用［Ｊ］．江苏农业学报，２０２０，３６（５）：１３２２－１３３１．［２６］ＺＨＥＮＧＨ，ＷＡＮＧＸ，ＬＵＯＸＸ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｈａｒ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｎｅｇａｔｉｖｅｃａｒｂｏｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｉｍｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｉｎａｃｏａｓｔａｌｗｅｔｌａｎｄｓｏｉｌ：Ｒｏｌｅｓｏｆｓｏｉｌａｇ⁃ｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１０／６１１：９５１－９６０．［２７］ＹＵＡＮＰ，ＷＡＮＧＪＱ，ＰＡＮＹＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｔｈｅｍａｎａｇｅ⁃ｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔ［Ｊ］．Ｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６５９：４７３－４９０．［２８］任晓斌，白红娟，卫燕红，等．光合细菌和生物炭对污染土壤中铬的稳定化效果及小白菜生长的影响［Ｊ］．农业环境科学学报，２０２１，４０（１０）：２１４１－２１４９．［２９］龚诚君，周昕霏，杨昳，等．产ＩＡＡ菌与生物炭对镍和镉复合污染土壤的修复［Ｊ］．环境科学与技术，２０２１，４４（５）：１４０－１４７．［３０］李琋，王雅璇，罗廷，等．利用生物炭负载微生物修复石油烃－镉复合污染土壤［Ｊ］．环境工程学报，２０２１，１５（２）：６７７－６８７．［３１］ＺＨＡＮＧＸ，ＹＵＪＬ，ＨＵＡＮＧＺＬ，ｅｔａｌ．ＥｎｈａｎｃｅｄＣｄｐｈｙｔｏｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｂａｃｔｅｒｉａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＲｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａＬ．ｂｙｅｎｄｏ⁃ｐｈｙｔｅＥｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｓｐ．ＹＧ⁃１４ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｌｕｄｇｅｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ／ＯＬ］．Ｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０２１，７８７［２０２１－０７－２８］．ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｓｃｉｔｏｔｅｎｖ．２０２１．１４７６６０．［３２］成杰民，俞协治．蚯蚓在植物修复铜㊁镉污染土壤中的作用［Ｊ］．应用与环境生物学报，２００６，１２（３）：３５２－３５５．［３３］苏倩倩，李莲芳，朱昌雄，等．蚯蚓／改性生物炭对Ａｓ污染红壤的稳定化效应［Ｊ］．农业环境科学学报，２０２１，４０（５）：９９９－１００７．［３４］杨生权．蚯蚓与生物质炭联合作用对土壤吸附铅的影响［Ｊ］．山西农业科学，２０１８，４６（２）：２４６－２５０．［３５］余红，檀文炳．生物炭和堆肥产品施用对水稻体系中汞生物有效性的影响［Ｊ］．环境生态学，２０２１，３（２）：４７－５２．［３６］罗高节，黄志宏．生物炭和腐殖质联合修复重金属污染土壤研究进展［Ｊ］．河南科技学院学报（自然科学版），２０１８，４６（６）：５－１０．［３７］赵首萍，陈德，叶雪珠，等．石灰㊁生物炭配施硅／多元素叶面肥对水稻Ｃｄ积累的影响［Ｊ］．水土保持学报，２０２１，３５（６）：３６１－３６８．［３８］肖亮亮，丁园．药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复研究［Ｊ］．环境科学与技术，２０１９，４２（２）：１４５－１５０．３３５０卷１２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀司马小峰等㊀生物炭修复重金属污染土壤研究进展。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭是一种由再生生物质经热解或炭化得到的碳负载材料。
由于其具有多孔结构和
高比表面积，生物炭被广泛应用于土壤修复中，特别是在重金属污染修复中显示出很大的
潜力。
重金属污染是环境问题的重要方面，对人类健康和生态系统造成了严重的威胁。
重金
属可通过工业废水、农药和化肥等途径进入土壤中，导致土壤污染。
土壤中的重金属会积
累到作物中，通过人类食物链影响人类健康。
修复重金属污染的土壤对于保护环境和人类
健康至关重要。
生物炭可以吸附重金属。
由于其多孔结构和高比表面积，生物炭具有良好的吸附性能。
重金属离子可通过电静力相互作用、络合反应和表面吸附等方式与生物炭表面结合，从而
将重金属从土壤中去除。
生物炭可以改善土壤理化性质。
重金属污染土壤往往具有酸性或碱性，导致土壤肥力
下降。
生物炭具有中性pH值，添加生物炭可以中和土壤的酸碱度，从而改善土壤环境。
生物炭具有较高的有机质含量，可以提高土壤的保水性和保肥性。
生物炭可促进土壤微生物活动。
土壤微生物是土壤生态系统中的重要组成部分，对土
壤质量和生物地球化学循环起着重要的作用。
研究发现，生物炭可以提供碳源和孔隙空间，促进土壤微生物的生长和活动。
土壤微生物可以通过解。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用生物炭是一种由生物质原料制成的炭质材料，具有极强的吸附能力和土壤改良作用。
由于其优异的性能，生物炭在土壤重金属污染修复中得到了广泛的应用。
本文将着重介绍生物炭在土壤重金属污染修复中的应用及其工作原理。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用主要体现在以下几个方面：一、土壤修复重金属污染对土壤环境造成了极大的危害，影响了土壤的肥力和作物的生长发育。
生物炭具有优异的吸附性能，可以有效吸附土壤中的重金属离子，降低其在土壤中的活性，减少对植物和土壤微生物的毒性作用，从而达到修复土壤的目的。
二、提高土壤肥力生物炭本身富含有机质，可以增加土壤有机质含量，改善土壤的物理性质和水分保持能力，提高土壤团粒结构，促进土壤微生物的生长繁殖，有利于土壤生态系统的恢复。
生物炭对土壤中的养分具有良好的保护作用，减少了养分的流失和淋溶，为植物提供了更稳定的养分来源。
三、净化水质生物炭在土壤中的运用不仅可以修复土壤重金属污染，同时还能够净化水质。
生物炭在土壤中的应用可以有效减少土壤中的重金属渗漏，防止重金属被流失到地下水中，从而保护地下水资源的质量。
除了以上应用外，生物炭还可以在土壤重金属污染修复中发挥其他重要作用，例如提高土壤的抗逆性、促进植物的生长发育等。
接下来，让我们深入了解一下生物炭在土壤重金属污染修复中的工作原理。
生物炭具有极强的吸附能力。
其多孔的结构和大表面积为生物炭提供了丰富的吸附位点，可以吸附土壤中的重金属离子，并将其固定在炭质材料表面上，从而减少其在土壤中的活性，降低毒性作用。
生物炭可以调节土壤pH值。
土壤的酸碱度对重金属的迁移和转化起着重要的影响。
生物炭对土壤中的氢离子具有缓冲作用，可以中和土壤的酸碱度，从而减少重金属的迁移和转化。
生物炭对土壤微生物活性和群落结构有显著影响。
生物炭可以提供微生物生长的载体和养分来源，促进土壤微生物的生长和繁殖。
土壤微生物活性的提高可以加速土壤中重金属的转化和迁移，有利于修复土壤重金属污染。
生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污染土壤技术研究进展
生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污染土壤技术研究进展一、内容综述生物炭是一种富含碳素的生物质在缺氧条件下经高温热解制备的固态物质。
具有良好的多孔性、比表面积和吸附性能。
BNZVI是一种新型的纳米材料，具有极高的活性和还原能力，可以有效降低土壤中六价铬的浓度。
将BNZVI负载到生物炭上，可以提高其在土壤中的稳定性和生物利用率，从而更有效地修复六价铬污染土壤。
影响BNZVI修复六价铬污染土壤的因素较多，主要包括生物炭的种类、含量、预处理方式以及Cr（VI）的浓度和毒性等。
生物炭的种类和含量对BNZVI的还原能力有显著影响；预处理方式可改变生物炭的表面官能团，提高其吸附和还原性能；Cr（VI）的浓度和毒性会影响BNZVI的还原效率，高浓度和毒性的Cr（VI）会降低BNZVI的还原能力。
生物炭负载纳米零价铁修复六价铬污染土壤的过程中，微生物起到了关键作用。
一些具有Cr（VI）还原能力的微生物，如Stenotrophomonas、Dechloromonas等，在BNZVI的诱导下可以降低土壤中Cr（VI）的浓度。
一些微生物还可以降解含有BNZVI的生物炭，释放出具有还原能力的纳米零价铁，从而提高修复效果。
通过调控微生物群落结构和多样性，可进一步提高BNZVI修复六价铬污染土壤的效果。
通过实验室搭建的小型模型和实际场地试验，生物炭负载纳米零价铁修复六价铬污染土壤具有较好的效果。
修复后的土壤中六价铬浓度降至国家排放标准以下，同时提高了土壤肥力和微生物多样性。
目前关于BNZVI修复六价铬污染土壤的评价体系尚未完善，需要进一步开展深入研究。
生物炭负载纳米零价铁修复六价铬污染土壤技术为重金属污染土壤治理提供了新的思路和方法。
未来研究方向包括优化BNZVI的制备条件和工艺参数，深入挖掘其修复机理，以及开展实际场地应用研究等。
1. 重金属六价铬污染土壤的问题背景和严重性随着工业化进程的不断加速，土壤重金属污染问题日益严重。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭对土壤重金属污染修复研究作者：何振嘉来源：《安徽农业科学》2019年第21期摘要土壤污染是我国当前面临的一项严峻的土地利用、粮食安全和生态环境问题，重金属污染由于其稳定性强、不易迁移、难以降解以及含有毒性成分等特點，严重危害土壤系统和生态系统。
生物炭由于其自身比表面积、孔隙率较大以及官能团丰富等特点，对土壤重金属污染修复具有显著的效果。
研究了生物炭对土壤重金属修复机理，综述了不同生物炭及改性生物炭复合材料对土壤重金属修复和改良情况，并结合实际，提出了加强针对多种重金属污染的生物炭修复技术研究和加强修复土壤重金属污染之后的土地利用研究等展望及建议。
关键词生物炭;土壤修复;重金属污染;土壤中图分类号 X53文献标识码 A文章编号 0517-6611（2019）21-0012-02doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.004开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Study on Biochar’s Remediation of Heavy Metal Pollution in SoilHE Zhenjia（Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.，Ltd.，Xi’an， Shaanxi 710075）Abstract Soil pollution is a serious problem of land use， food security and ecological environment in China. Due to its strong stability， difficulty in migration， degradation and toxic components， heavy metal pollution seriously endangers the soil system and ecological system.Due to its large specific surface area， porosity and abundant functional groups， biochar has a significant effect on soil heavy metal pollution remediation.In this paper， the mechanism of biochar on the repair of heavy metals in soil was studied，the repair and improvement situation of soil heavy metals by different biochar and modified biochar composites were reviewed，and combined with the actual situation， the paper put forward some prospects and suggestions for strengthening the research on biochar repair technology for various heavy metal pollution and strengthening land use research after remediation of soil heavy metal pollution.Key words Biochar;Soil remediation;Heavy metal pollution;Soil作者简介何振嘉（1988—），男，陕西西安人，工程师，硕士，从事土地工程方面研究。
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展梁慧，李如美，朱钰晓，刘同金，李瑞娟，房锋∗㊀（山东省农业科学院植物保护研究所，山东济南２５０１００）摘要㊀土壤中重金属和有机物污染既造成巨大经济损失，又严重威胁人类健康㊂生物炭作为来源广泛㊁制备简单，比表面积大㊁表面官能团丰富㊁孔隙结构发达的材料，被广泛应用于农业㊁生态修复和环境保护领域㊂从生物炭的来源与制备工艺㊁对污染物的吸附机理㊁影响因素以及在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状等方面进行了综述，同时对生物炭材料在土壤污染修复中的研究重点进行了展望，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂关键词㊀生物炭；重金属；有机物；土壤修复中图分类号㊀Ｘ５３㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀０５１７－６６１１（２０２４）０６－００１７－０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０５１７－６６１１．２０２４．０６．００４㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＢｉｏｃｈａｒｆｏｒＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌａｎｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＰｏｌｌｕｔａｎｔｉｎＳｏｉｌＬＩＡＮＧＨｕｉ，ＬＩＲｕ⁃ｍｅｉ，ＺＨＵＹｕ⁃ｘｉａｏｅｔａｌ㊀（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５０１００）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｓｏｉｌｎｏｔｏｎｌｙｃａｕｓｅｓｈｕｇｅｅｃｏｎｏｍｉｃｌｏｓｓｅｓ，ｂｕｔａｌｓｏｓｅｒｉｏｕｓｌｙｔｈｒｅａｔｅｎｓｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍ⁃ｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅ⁃ｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇ⁃ｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆ⁃ｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｂｉｏｃｈａｒ；Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；Ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ；Ｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ基金项目㊀山东省农业科学院农业科技创新工程项目（ＣＸＧＣ２０２１Ｂ１３）㊂作者简介㊀梁慧（１９８４ ），女，山东泰安人，助理研究员，博士，从事污染修复与农产品安全研究㊂∗通信作者，副研究员，从事农药科学使用与残留检测㊁作物病虫草害综合防控研究㊂收稿日期㊀２０２３－０４－２４㊀㊀随着现代工农业生产的快速发展，大量的无机㊁有机类污染物进入土壤环境中㊂根据２０１４年公布的全国土壤污染状况调查［１］，受无机（镉㊁砷㊁铅等）和有机物（滴滴涕㊁多环芳烃等）污染的耕地面积约占全国耕地总面积的１／５，直接导致了严重的粮食污染与减产，造成了巨大的经济损失㊂重金属㊁农药㊁抗生素及多环芳烃是无机和有机类污染物的典型代表，来源广泛且能在土壤中长期存在㊂由于常具有致突变㊁致畸㊁致癌效应和较高的生物累积性，这些土壤污染物的扩散不仅会破坏生态平衡㊁污染环境，还可以通过食物链途径危害人体健康㊂因此，重金属和有机物污染土壤的修复引起了众多研究者的关注㊂土壤中施用生物炭能够改善土壤环境，降低环境风险，并能提高粮食产量，因而生物炭技术受到广泛关注㊂生物炭原料来源丰富，制备工艺相对简单，具有比表面积大㊁含氧官能团丰富㊁孔隙结构发达㊁导电性良好等特点［２－３］，可作为一种经济高效的吸附剂用于治理土壤中的无机和有机污染物㊂该研究对生物炭的来源与制备工艺㊁与土壤中重金属和有机污染物的作用机理进行了综述，总结了生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂１㊀生物炭的来源及制备工艺生物炭通常由生物质在缺氧或限氧情况下，经高温热解产生，是一类多孔㊁稳定㊁芳香度高㊁富含碳素的固态物质［４］㊂由于其具有较高的化学稳定性㊁优异的吸附能力和良好的环境相容性等特点，被视为一种性能优良的土壤污染修复材料［５］㊂生物炭来源广泛，根据原料来源不同，主要有植物源生物炭（木头㊁树叶㊁秸秆㊁稻壳等生物炭）㊁动物源生物炭（动物粪便生物炭）和污泥生物炭㊂研究发现，原料来源㊁制备条件对生物炭的理化性质及吸附能力影响显著㊂一般来说，植物源生物炭的比表面积更大，吸附性能和重金属固定性能更高，而动物粪便生物炭含有更多的钙㊁磷㊁钾等微量元素［６］㊂除高温热解外，生物炭还可由水热法碳化制得㊂水热碳化是在相对较高（２ １０ＭＰａ）的压力下，将生物质在热水（１８０ ２８０ħ）中转化为生物炭的方法㊂与热解生物炭相比，水热生物炭表面含有更多的含氧官能团和阳离子交换量，对土壤污染物具有更好的吸附性能［７］㊂２㊀生物炭修复土壤污染的机理２．１㊀生物炭修复重金属污染土壤的机理㊀生物炭孔隙结构发达，比表面积大，阳离子交换量高，并含有丰富的含氧基团［８］，对重金属污染土壤有良好的修复效果㊂大量研究表明，生物炭对重金属污染土壤的修复机理较为复杂，主要通过物理吸附㊁静电吸引㊁离子交换㊁表面络合㊁共沉淀等多种途径稳定重金属，实现土壤中重金属的钝化［９］㊂安徽农业科学，Ｊ．ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃ．Ｓｃｉ．２０２４，５２（６）：１７－２０㊀㊀㊀物理吸附主要是通过范德华力将重金属吸附在生物炭表面或分散进孔隙中，因此生物炭的吸附能力受其孔隙结构和比表面积制约㊂原料来源㊁制备工艺对生物炭的孔隙结构和比表面积有着重要的影响㊂Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］研究表明，５００ħ下热解，秸秆生物炭的比表面积为３．２ｍ２／ｇ，动物粪便生物炭为９．７ｍ２／ｇ，而锯末生物炭可达４３．０ｍ２／ｇ；并且，生物炭表面的官能团丰度也随着热解温度的升高而降低㊂Ｃａｏ等［１１］研究了不同热解温度下制备的牛粪生物炭，发现生物炭的比表面积随热解温度的升高而增大，在高温下热解制得的生物炭比低温时的微孔数量和比表面积都要大得多，而在低温生物炭却含有更多的含氧官能团，这与Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］的研究发现一致㊂Ｚｈａｎｇ等［１２］测试了不同热解温度生物炭对Ｐｂ的固定能力，发现７００ħ制得的生物炭是４００ħ的９倍㊂生物炭表面所带电荷与带相反电荷的重金属离子之间的静电吸引是生物炭固定重金属的另一重要机制㊂静电吸引机理主要依赖于生物炭的ｚｅｔａ电位和土壤ｐＨ，生物炭的ｚｅｔａ电位通常为负值，表明生物炭表明带负电荷，因此容易与带正电荷的重金属离子（Ｈｇ２＋㊁Ｐｂ２＋㊁Ｃｄ２＋㊁Ｃｒ３＋等）发生静电吸附；然而土壤ｐＨ较低易引起官能团质子化而致使生物炭带正电，此时生物炭对阴离子具有较强的静电引力，如ＨＡｓＯ２－４㊁Ｃｒ２Ｏ２－７和Ｓｂ（ＯＨ）－６等更容易被吸附［１３］㊂生物炭表面的离子与含相同电荷的重金属离子进行交换从而固定重金属的过程即为离子交换㊂离子交换能力与生物炭表面官能团的性质㊁离子半径及带电性质紧密相关［１４］㊂研究表明，采用枣籽生物炭吸附Ｃｕ（Ⅱ）和Ｎｉ（Ⅱ），离子交换可占Ｃｕ（Ⅱ）㊁Ｎｉ（Ⅱ）总吸附量的６９％和７２％，同时同样电荷量的Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋被释放出来［１５］㊂周雅兰等［１６］在污泥生物炭对Ｃｄ（Ⅱ）的吸附研究中，发现溶液中Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋浓度随Ｃｄ（Ⅱ）初始质量浓度的增加而增加，说明Ｃｄ（Ⅱ）的去除是通过离子交换实现的㊂生物炭表面的羟基㊁羰基㊁羧基等含氧基团可与土壤中的重金属离子发生络合作用，形成金属配合物㊂Ｗａｎｇ等［１７］研究发现，在吸附Ｃｒ（Ⅵ）后玉米秸秆生物炭的Ｃ―Ｃ／Ｃ―Ｈ㊁Ｃ―Ｏ―Ｃ及Ｏ＝Ｃ―Ｏ等键含量发生了不同程度的改变，说明表面络合对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附起着重要的作用㊂同样的，莫官海等［１８］在去除Ｕ（Ⅵ）时，吸附后的生物炭羟基㊁羧基等基团出现峰位迁移，验证了生物炭表面的含氧基团与重金属发生了络合反应㊂生物炭中的ＣＯ２－３㊁ＰＯ３－４㊁ＳＯ２－４㊁ＯＨ－等矿物组分易与重金属阳离子结合形成不溶于水的沉淀物，促进重金属的吸附和固定［１９］㊂例如，稻秆生物炭中ＣＯ２－３的Ｃ２Ｏ２－４和可与Ｐｂ分别形成Ｐｂ３（ＣＯ３）２（ＯＨ）２和ＰｂＣ２Ｏ４沉淀，是固定Ｐｂ的主要机制［２０］㊂研究发现，生物炭表面的酚羟基也能够促进重金属形成共沉淀，以提高重金属的固定效率［２１］㊂２．２㊀生物炭修复有机物污染土壤的机理㊀土壤中的有机污染物主要有农药㊁抗生素和多环芳烃等，生物炭主要通过静电吸引㊁孔隙填充㊁π－π相互作用㊁分配作用和氢键等途径去除土壤中有机污染物［２２］㊂与吸附重金属离子类似，孔隙结构㊁比表面积和表面官能团也是影响生物炭对有机污染物吸附的重要因素㊂研究表明，增大比表面积㊁提高含氧基团的丰度后，稻壳生物炭对四环素的吸附量提升了１倍，且主要是π－π相互作用增强引起的［２３］；而提高污泥生物炭的孔隙率，能够有效降低空间位阻效应，增强孔隙填充作用从而促进对四环素的吸附［２４］㊂Ｚｈｅｎｇ等［２５］认为，质子化作用能够有效增强有机污染物与生物炭表面负电荷的静电吸引，因此生物炭经酸处理改性后，对莠去津的吸附能力得到显著提升㊂低温热解制备的生物炭对有机污染物的吸附多是分配作用，而高温热解生物炭则是表面静电吸附和分配作用共同作用［２６］㊂Ｃｈｅｎ等［２７］探讨了多环芳烃在松叶生物炭上的吸附机理，当热解温度较低时，生物炭中无定形的有机质含量丰富，对多环芳烃的吸附以分配作用为主；当热解温度升高，生物炭中芳香碳结构增多，表面静电吸附起主导作用㊂氢键是指氢原子与电负性大的原子之间以共价键结合，低温热解生物炭或水热生物炭表面含有较多的极性官能团，易与含极性官能团的有机污染物形成氢键，一般来说，生物炭表面的羟基中的氢为供体，有机物氮和氧为受体［２８］㊂Ｔａｎ等［２９］通过改性增加玉米秸秆生物炭表面的含氧官能团，阿特拉津与生物炭之间的π－π相互作用和Ｈ键作用得到增强，因而提升了对阿特拉津的吸附能力㊂除了吸附土壤污染物外，生物炭的应用还可显著改善土壤质量㊁提高土壤肥力和持水能力，同时有利于提升土壤微生物的种群数量和丰度，促进微生物对有机污染物的降解［３０］㊂３㊀生物炭在修复土壤污染领域中的应用现状生物炭用于修复土壤重金属污染已开展了大量的研究和应用㊂Ｂｉａｎ等［３１］将小麦秸秆生物炭施用在水稻田中，有效地固定了重金属镉，减少了水稻植株中的Ｃｄ含量，因而水稻呈现更好的生长态势㊂Ｍｏｏｒｅ等［３２］开展鸡粪生物炭固定铜离子的田间试验，发现土壤中施加５％的鸡粪生物炭时，９０％的可交换态铜能够得到有效固定；同时，该课题组研究发现，当生物炭的施用量为２０ｔ／ｈｍ２时，土壤中Ｃｄ含量最多可降低８９％，而用量为１０ｔ／ｈｍ２时最多只降低了６２％㊂因此，重金属的固定效果与生物炭的投加量有关㊂Ｇａｏ等［３３］制备的玉米秸秆生物炭可使土壤中可提取态Ｃｄ含量降低９１％，并有效缓解了Ｃｄ对植物生长的胁迫；对浸出前后生物炭的分析表明，钝化机理以离子交换和表面络合为主㊂Ｇｕｏ等［３４］提出，花生壳生物炭的施用使土壤有机质含量得到显著提升，土壤碱解氮（Ｎ）㊁速效磷（Ｐ）㊁速效钾（Ｋ）含量明显提高；同时，土壤中脲酶㊁磷酸酶㊁过氧化氢酶㊁蔗糖酶的活性，以及土壤中细菌㊁放线菌和真菌的数量都有明显的增加；研究还发现，施用花生壳生物炭降低了土壤中Ｃｒ的有效性，与对照组相比，不同处理下的根部和地上部分的Ｃｒ含量均有所降低㊂目前，生物炭用于修复土壤重金属污染的研究相对较８１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年多，而用于修复土壤有机物污染的研究相对较少，但呈逐年递增的趋势㊂Ｄｅｎｇ等［３５］采用热解法制得木薯生物炭，并开展对除草剂阿特拉津的吸附研究㊂结果表明，生物炭对阿特拉津的吸附量随着投加量增大而增大，当投加量增加到５％时，阿特拉津在木薯生物炭上的吸附量高达２４６ｍｇ／ｋｇ㊂因此，生物炭对土壤中除草剂有显著的固定作用，能够有效减少阿特拉津在土壤中的淋溶和迁移，进而降低除草剂在土壤中的浓度，修复土壤污染㊂同样，Ｓｐｏｋａｓ等［３６］的研究也证明，当土壤中的锯末生物炭含量达到５％时，可明显增加对乙草胺等除草剂的吸附，减少其淋溶和径流损失；同时研究结果还表明，锯末生物炭具有抗微生物降解的能力，是一种有效的固碳方式㊂李桂荣等［３７］开展生物炭与黑麦草联合修复Ｃｄ－芘复合污染土壤研究，发现当黑麦草种植密度合适，并投加适量的生物炭时，能够有效降低土壤中Ｃｄ和芘的含量，同时，土壤微生物群落的丰富度也得到显著提升㊂随着研究的深入，如吸附位点少㊁吸附能力有限等不足束缚了生物炭的进一步应用；但经过物理㊁化学或生物方法改性后，其孔隙体积㊁比表面积㊁表面官能团的种类和数量以及理化性质都有较大的改变㊂大量研究表明，改性后的生物炭具有更强的吸附能力和土壤修复能力㊂表１中列举了部分不同改性方法处理后的生物炭对土壤污染物的吸附情况，由表１可知，改性生物炭的吸附能力和土壤修能力得到极大的提升，但提升效果随污染物和改性方式的不同而有所差异㊂表１㊀不同改性方法生物炭对土壤污染物的吸附Ｔａｂｌｅ１㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｙｂｉｏｃｈａｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ序号Ｎｏ．原料Ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ热解温度Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅʊħ改性方法Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ污染物Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ效果Ｅｆｆｅｃｔ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ１松木６００氯化锰Ｐｂ２＋吸附速率提高１８倍［３８］２坚果壳６００氧化铁Ｃｄ２＋吸附量增加１０倍［３９］３玉米秸秆５００硫化钠Ｈｇ２＋吸附能力增强７６．９５％［２９］４稻壳５００聚乙烯亚胺Ｃｒ６＋吸附能力增强１８倍［４０］５木屑５００硫酸＋硝酸Ｃｕ２＋吸附能力增强８倍［４１］６稻壳４５０ ５００甲醇四环素吸附量增加１倍［２３］７玉米秸秆５００氢氧化钾阿特拉津吸附能力增强４６．３９％［２９］８稻壳５００磁性氧化铁菲吸附量可达９７．６ｍｇ／ｇ［４２］９坚果壳５００硝酸盐菲吸附能力增强１．９倍［４３］４㊀结论综述了生物炭的来源与制备工艺，总结了生物炭对土壤中重金属㊁有机物等污染物的去除机理，以及生物炭在土壤污染修复中的应用现状㊂生物炭在土壤修复中的应用，既可固定土壤中的污染物，又可提升土壤微生物的种群数量和丰度，改善土壤质量㊂总体来看，生物炭在土壤污染修复中发挥着越来越重要的作用㊂首先，生物炭用于土壤污染修复的研究大多处于实验室阶段，实际应用还有待开展；其次，多数研究局限于单一污染物的修复，对土壤复合污染的情况研究较少，机理难以明确；最后，生物炭的长期影响和负面影响也需受到重视㊂参考文献［１］环境保护部，国土资源部．全国土壤污染状况调查公报［Ｊ］．国土资源通讯，２０１４（８）：２６－２９．［２］ＹＡＡＳＨＩＫＡＡＰＲ，ＫＵＭＡＲＰＳ，ＶＡＲＪＡＮＩＳ，ｅｔａｌ．Ａｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｂｉｏｅｃｏｎｏｍｙ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｐｏｒｔｓ，２０２０，２８：１－１５．［３］ＬＩＵＺＧ，ＺＨＡＮＧＦＳ．Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｌｅａｄｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ，２００９，１６７（１／２／３）：９３３－９３９．［４］ＨＡＭＩＤＹ，ＴＡＮＧＬ，ＳＯＨＡＩＬＭＩ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｒｅｄｕｃｅｃａｄｍｉｕｍｐｈｙｔｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｆｏｏｄｃｈａｉｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６０：８０－９６．［５］ＷＥＢＥＲＫ，ＱＵＩＣＫＥＲＰ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２０１８，２１７：２４０－２６１．［６］宗大鹏，田稳，李韦钰，等．农林废弃物生物炭钝化典型土壤重金属的机制研究进展［Ｊ］．生态毒理学报，２０２３，１８（１）：２３２－２４５．［７］ＨＵＦＦＭＤ，ＫＵＭＡＲＳ，ＬＥＥＪＷ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｉｎｅｗｏｏｄ，ｐｅａｎｕｔｓｈｅｌｌ，ａｎｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｍａｓｓｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｏｄｕｃｅｄｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１４，１４６：３０３－３０８．［８］ＭＡＮＤＡＬＳ，ＳＡＲＫＡＲＢ，ＢＯＬＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｃｈｒｏｍａｔｅｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｓｂｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１７，１８６：２７７－２８４．［９］ＱＩＮＰ，ＷＡＮＧＨＬ，ＹＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｂａｍｂｏｏ⁃ａｎｄｐｉｇ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｒｅ⁃ｄｕｃｅｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｅｓｏｆｄｉｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ，ｃａｄｍｉｕｍ，ａｎｄｌｅａｄｆｒｏｍｃｏ⁃ｃｏｎ⁃ｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０１８，１９８：４５０－４５９．［１０］ＮＺＥＤＩＥＧＷＵＣ，ＡＲＳＨＡＤＭ，ＵＬＡＨＡ，ｅｔａｌ．Ｆｕｅｌ，ｔｈｅｒｍａｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃ｐｙｒｏｌｙｚｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｄｅｐｅｎｄｏｎｆｅｅｄｓｔｏｃｋｔｙｐｅａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，３２０：１－１１．［１１］ＣＡＯＸＤ，ＨＡＲＲＩＳＷ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄａｉｒｙ⁃ｍａｎｕｒｅ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｐｅｒｔｉ⁃ｎｅｎｔｔｏｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｉｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１０１（１４）：５２２２－５２２８．［１２］ＺＨＡＮＧＪＺ，ＨＯＵＤＹ，ＳＨＥＮＺＴ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｉｍｐｒｅｇｎａ⁃ｔｉｏｎ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＭｇＯ⁃ｃｏａｔｅｄｗａｔｅｒ⁃ｍｅｌｏｎｒｉｎｄｂｉｏｃｈａｒａｎｄｉｔｓｌｅａｄｒｅｍｏｖａｌｃａｐａｃｉｔｙ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８３：１－７．［１３］ＬＹＵＰ，ＬＩＬＦ，ＨＵＡＮＧＸＹ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄＣａＭｇＡｌｌａｙｅｒｅｄｄｏｕｂｌｅ⁃ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｈｉｇｈ⁃ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｒｅ⁃ｍｏｖａｌｏｆＡｓ（ＩＩＩ）ａｎｄＣｄ（ＩＩ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２２，８２３：１－１４．［１４］黄安香，杨定云，杨守禄，等．改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展［Ｊ］．化工进展，２０２０，３９（１２）：５２６６－５２７４．［１５］ＭＡＨＤＩＺ，ＹＵＱＪ，ＥＬＨＡＮＡＮＤＥＨＡ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｎｉｃｋｅｌａｎｄｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｄａｔｅｓｅｅｄｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，６（１）：１１７１－１１８１．［１６］周雅兰，周冰．Ｆｅ浸渍污泥生物炭对含Ｃｄ（Ⅱ）废水的吸附性能研究［Ｊ］．工业水处理，２０２１，４１（５）：８０－８５．９１５２卷６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀梁慧等㊀生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展［１７］ＷＡＮＧＫ，ＳＵＮＹＢ，ＴＡＮＧＪＣ，ｅｔａｌ．ＡｑｕｅｏｕｓＣｒ（ＶＩ）ｒｅｍｏｖａｌｂｙａｎｏ⁃ｖｅｌｂａｌｌｍｉｌｌｅｄＦｅＯ－ｂｉｏｃｈａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｒｏｌｅｏｆｂｉｏｃｈａｒｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｃａｐａｃｉｔｙｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０２０，２４１：１－１１．［１８］莫官海，谢水波，曾涛涛，等．污泥基生物炭处理酸性含Ｕ（Ⅵ）废水的效能与机理［Ｊ］．化工学报，２０２０，７１（５）：２３５２－２３６２．［１９］ＹＡＮＧＸ，ＺＨＡＮＧＳＱ，ＪＵＭＴ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｓ，２０１９，９（７）：１－２５．［２０］ＴＡＮＺＸ，ＬＩＮＣＳＫ，ＪＩＸＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｔｕｒｎｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｔｏｆｉｅｌｄｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｏｉｌｅｃｏｌｏｇｙ，２０１７，１１６：１－１１．［２１］ＥＬ⁃ＳＨＡＦＥＹＥＩ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆＺｎ（Ⅱ）ａｎｄＨｇ（Ⅱ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎａｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｓｏｒｂｅｎｔｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｒｉｃｅｈｕｓｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１７５（１／２／３）：３１９－３２７．［２２］ＡＮＡＥＪ，ＡＨＭＡＤＮ，ＫＵＭＡＲＶ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｂｉｏｃｈａｒｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇｆｏｒｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｃｈｅｍｉｃａｌｍｉｘｔｕｒｅｓ：Ｒｅｍｅｄｉａ⁃ｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２１，７６７：１－２５．［２３］ＪＩＮＧＸＲ，ＷＡＮＧＹＹ，ＬＩＵＷＪ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｍｅｔｈａｎｏｌ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１４，２４８：１６８－１７４．［２４］ＴＡＮＧＬ，ＹＵＪＦ，ＰＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｄｓｏｒｂｅｎｔ：Ａｌｋａｌｉ－ａｃｉｄｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｂｉｏｃｈａｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅｆｏｒａｑｕｅｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１８，３３６：１６０－１６９．［２５］ＺＨＥＮＧＷ，ＧＵＯＭＸ，ＣＨＯＷＴ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒｅｅｎｗａｓｔｅｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｔｗｏｔｒｉａｚｉｎｅｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１８１（１／２／３）：１２１－１２６．［２６］ＰＩＧＮＡＴＥＬＬＯＪＪ，ＸＩＮＧＢＳ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｌｏｗｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｏｎａｔｕｒａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９６，３０（１）：１－１１．［２７］ＣＨＥＮＢＬ，ＹＵＡＮＭＸ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏ⁃ｃａｒｂｏｎｓｂｙｓｏｉｌａｍｅｎｄｅｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｏｉｌｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，２０１１，１１（１）：６２－７１．［２８］ＫＥＥＲＴＨＡＮＡＮＳ，ＲＡＪＡＰＡＫＳＨＡＳＭ，ＴＲＡＫＡＬＬ，ｅｔａｌ．Ｃａｆｆｅｉｎｅｒｅｍｏｖ⁃ａｌｂｙＧｌｉｒｉｃｉｄｉａｓｅｐｉｕｍｂｉｏｃｈａｒ：Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８９：１－１２．［２９］ＴＡＮＧＣ，ＳＵＮＷＬ，ＸＵＹＲ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙ（Ⅱ）ａｎｄａｔｒａｚｉｎｅｂｙｂｉｏｃｈａｒ，ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓａｎｄｂｉｏｃｈａｒｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｉｎａｑｕｅ⁃ｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２１１：７２７－７３５．［３０］ＺＨＡＮＧＧＸ，ＧＵＯＸＦ，ＺＨＵＹＥ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒｓｏｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｈｉｆｔ，ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｂｉｏ⁃ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｇｅｏｄｅｒｍａ，２０１８，３２８：１００－１０８．［３１］ＢＩＡＮＲＪ，ＪＯＳＥＰＨＳ，ＣＵＩＬＱ，ｅｔａｌ．Ａｔｈｒｅｅ⁃ｙｅａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｆｉｒｍｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍａｎｄｌｅａｄｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１４，２７２：１２１－１２８．［３２］ＭＯＯＲＥＦ，ＧＯＮＺÁＬＥＺＭＥ，ＫＨＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｃｏｐｐｅｒｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｂｉｏｃｈａｒａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｂｕｎｄａｎｃｅｉｎｍｅｔａｌ⁃ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１６／６１７：９６０－９６９．［３３］ＧＡＯＸ，ＰＥＮＧＹＴ，ＺＨＯＵＹＹ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍｆｅｒｒｉｔｅｂｉｏｃｈａｒｏｎｔｈｅｃａｄｍｉｕｍｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｉｎａｃｉｄｉｃｓｏｉｌａｎｄｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｐａｃｋｏｉ（ＢｒａｓｓｉｃａｃｈｉｎｅｎｓｉｓＬ．）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１９，２５１：１－９．［３４］ＧＵＯＸＦ，ＪＩＱ，ＲＩＺＷＡＮＭ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｆｏｌｉａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍｏｎｔｈｅｕｐｔａｋｅａｎｄｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｈｒｏｍｉｕｍｉｎＩｐ⁃ｏｍｏｅａａｑｕａｔｉｃａｉｎｃｈｒｏｍｉｕｍ⁃ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌｓａｆｅｔｙ，２０２０，２０６：１－１２．［３５］ＤＥＮＧＨ，ＦＥＮＧＤ，ＨＥＪＸ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｓｏｉｌｏｎｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙｏｆａｔｒａｚｉｎｅｕｓｉｎｇｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｏｉｌｔｈｉｎ⁃ｌａｙｅｒｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，９９：３８１－３９０．［３６］ＳＰＯＫＡＳＫＡ，ＫＯＳＫＩＮＥＮＷＣ，ＢＡＫＥＲＪＭ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｗｏｏｄｃｈｉｐｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｉｎａＭｉｎｎｅｓｏｔａｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００９，７７（４）：５７４－５８１．［３７］李桂荣，陈富凯，贾胜勇，等．茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉－芘复合污染修复的影响［Ｊ］．河南农业科学，２０２０，４９（９）：５１－６１．［３８］ＷＡＮＧＬ，ＷＡＮＧＹＪ，ＭＡＦ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｒｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉ⁃ｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｕｓｅｄｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６８：１２９８－１３０９．［３９］ＴＲＡＫＡＬＬ，ＶＥＳＥＬＳＫÁＶ，ŠＡＦＡＲ㊅ÍＫＩ，ｅｔａｌ．Ｌｅａｄａｎｄｃａｄｍｉｕｍｓｏｒｐ⁃ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｎｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２０３：３１８－３２４．［４０］ＭＡＹ，ＬＩＵＷＪ，ＺＨＡＮＧＮ，ｅｔａｌ．Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒａｄ⁃ｓｏｒｂｅｎｔｆｏｒｈｅｘａｖａｌｅｎｔｃｈｒｏｍｉｕｍｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｔｈｅａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１６９：４０３－４０８．［４１］ＹＡＮＧＧＸ，ＪＩＡＮＧＨ．Ａｍｉｎｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄａｄ⁃ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｆｒｏｍｓｙｎｔｈｅｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１４，４８：３９６－４０５．［４２］ＧＵＯＷ，ＷＡＮＧＳＪ，ＷＡＮＧＪＫ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｖｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃａｎｄｎｏｎ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｒｉｃｅｈｕｓｋ⁃ｄｅ⁃ｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｒｏｙａｌｓｏｃｉｅｔｙｏｐｅｎｓｃｉｅｎｃｅ，２０１８，５（５）：１－１１．［４３］ＹＡＮＧＸＮ，ＣＨＥＮＺＦ，ＷＵＱＨ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｄｅｇｒａｄａ⁃ｔｉｏｎｉｎｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｎｉｔｒａｔｅ［Ｊ］．Ｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１９／６２０：６００－６０５．０２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭对土壤重金属污染修复研究随着国家经济的发展和工业的迅速发展，重金属污染已经成为一个突出的环境问题。
土壤是环境生态系统中的重要组成部分，也是最受重金属污染影响的环境介质之一。
重金属降解和修复成为当前研究热点。
生物炭作为土壤修复新材料，具有良好的吸附性能和生态环保性，逐渐得到人们的重视。
生物炭对土壤重金属的修复作用主要是通过其表面的化学物质（如羟基、羧基、吸附基团等）对重金属离子的吸附作用来实现的。
生物炭的孔隙结构也可以提供更多的吸附位置，是有效吸附重金属的重要因素。
生物炭的吸附性能受多种因素影响，如生物炭的来源、制备方法和炭化温度等因素。
同时，生物炭对地球化学循环过程具有重要影响，一定程度上可以改善土壤物理、化学和生物性质，从而改善土壤环境。
生物炭修复重金属污染的机制复杂，主要包括以下几个方面：吸附作用、离子交换作用、络合作用和还原作用等。
其中，生物炭的离子交换作用是较为重要的机制之一，在修复重金属污染土壤时起着重要的作用。
生物炭还可以影响土壤微生物群落的组成和分布，从而改善土壤质量，促进土壤生态系统的恢复。
生物炭的修复效果受多种因素影响，如生物炭的种类、量、种植物物种、修复年限等。
当前的研究主要集中在生物炭的物理性质、吸附性能与固定效果的关系、生物炭与植物修复耦合等方面。
通过对生物炭对不同重金属污染土壤的修复效果的研究表明，生物炭对重金属污染土壤的修复效果较好，但不同种类的生物炭在修复不同类型土壤时的效果存在差异。
在实际应用中，生物炭可以单独使用，也可以与其他污染物修复技术结合使用，如植物修复、生物修复和化学修复等，以协同作用的方式提高修复效果。
应用生物炭修复重金属污染土壤还存在一些问题和挑战，如生物炭的成本、安全性、使用寿命和应用范围等方面，需要进一步加强研究，并探索更加有效、可持续和经济的修复方法。
综上所述，生物炭作为新型土壤修复材料，具有良好的吸附性能和生态环保性能，在重金属污染土壤的修复中具有广阔的应用前景。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭是一种经过高温热解的有机材料，主要成分为碳元素。
具有良好的吸附能力、
生物活性和稳定性，可以用于土壤重金属污染的修复。
土壤重金属污染是目前环境问题中的一个重要方面，长期积累会导致生物灭绝、土壤
肥力下降等环境影响。
因此，寻找一种有效的修复方法变得越来越重要。
生物炭的吸附性能主要称为静态吸附和动态吸附两种类型。
静态吸附是指在稳定状态下，生物炭表面接触土壤重金属污染物并与其发生完全吸附的能力。
动态吸附则是指在土
壤筛选过程中，生物炭可以与污染物接触并较快地与其发生互动的能力。
研究表明，生物
炭的静态吸附能力主要取决于其官能团的化学特性、表面积和孔隙结构，而动态吸附能力
主要取决于生物炭粒子的尺寸和形态。
生物炭的生物化学作用主要通过微生物进程实现。
当生物炭投入土壤后，可以增加土
壤微生物数量和种类，激活土壤微生物体系，因此加速土壤中重金属的生物化学还原和部
分还原，从而减轻土壤重金属的毒性和生态风险。
生物炭的应用具有广阔的前景，可以使用在不同的土壤类型和重金属污染物质中。
当前，与传统修复技术相比，使用生物炭进行修复土壤的成本和成本风险更小，技术更成熟，使用较为简单和经济有效。
在不断探索生物炭在土壤重金属污染修复中的应用的过程中，需要加强对其基础特性
和修复机理的科学研究，为其合理应用提供科学依据。
此外，实践应尽量将生物炭修复技
术与其他修复技术相结合，以形成优势互补。
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生物炭对重金属污染的修复作用研究进展
作者：郭彦秀吴迪孙振凯官少燕
来源：《绿色科技》2018年第10期
摘要：指出了随着国家对环境保护的重视，重金属污染带来的环境问题也越来越受到广大科研工作者的关注。
生物炭作为新兴吸附剂，因其低成本、吸附性能高、孔隙度大且含碳量高成为理想的吸附材料，对水体、大气中的重金属污染具有有效的吸附作用，能减轻环境污染，提升生态质量。
从生物炭的具体研究现状进行了论述，并对生物炭修复重金属污染土壤领域的发展进行了展望。
关键词：生物炭;重金属污染;土壤修复
中图分类号：S156.2
文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2018）10-0072-02
1引言
生物炭是指生物质（玉米秆、种壳、木材等）在无氧或缺氧条件下经过高温裂解，转化成的稳定富碳产物。
重金属之所以会对人体、环境造成严重威胁，是因为其污染具有持久性和非生物降解性的特点。
毒性很强的重金属，如汞，随着循环系统进入人体各器官，对人体健康造成极大伤害。
对土壤、农作物、水体等的危害则是通过生物积聚、生物放大作用等破坏生态环境，使得人类赖以生存的生态环境遭到严重破坏。
作为新型吸附剂的生物炭，因为其具有较大的比表面积、高度的生化抗分解性以及独特的多孔结构，而作为吸附重金属、改善环境质量、促进农作物生长、降低生物威胁的良好吸附剂。
生物炭对受重金属污染土壤的修复作用尤为显著。
2研究现状
针对重金属的严重破坏性，专家学者也在研究处理重金属的优良办法，传统的处理重金属污染的方法主要有膜分离法、化学沉淀法和电化学法等，但由于每种处理方法在操作上都存在一定的局限性，所以吸附法以其独特的优点得到了广泛的应用。
生物炭在处理污染土壤时，作为化学钝化剂，经过一系列吸附、络合、沉淀等反应，使得目标污染物转化成稳定的状态，从而达到降低重金属可迁移性，实现土壤修复。
2.1作用原理
科学界研究生物炭对于重金属的土壤修复效应的成果显示，来源和制备温度不同的生物炭修复受重金属污染的土壤的能力不同，同时，不同类型的重金属对生物炭也有不同的响应，这就使得生物炭对重金属污染的土壤修复效果存在差异。
生物炭的研究主要通过两个方面进行：一是探究生物炭协同重金属污染物在土壤中的迁移过程，即生物质的作用原理，二是研究影响生物质在土壤中迁移的因素，例如：离子强度、pH值。
研究发现：生物炭的使用，使重金属污染物在土壤的毒性和有害性显著降低，通过表面吸附作用和分配作用将重金属固定在土壤中，这就使得农作物减少了对重金属的吸收，从而降低有害重金属的生物毒性。
2.2研究内容
有学者通过批量吸附实验，研究了生物质、非改性生物炭、改性生物炭对Cd2吸附的机理原理以及pH值、投加量等因素对氨氮吸附的影响。
当平衡浓度在40mg/L以内时，吸附量与浓度呈显著正相关，超过此浓度时，吸附量则趋于平衡。
通过等温吸附数据的拟合结果知，Langmuir方程反映出：非改性玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附以多层吸附为主，常用于描述物理吸附行为;玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附过程表现为单分子层吸附，主要表现为化学吸附行为。
除此之外，生物炭对土壤的硝化速率、硝酸根的吸附、土壤微生物氮素固定都有一定的影响。
生物炭吸附硝酸根的能力受温度影响显著，随着温度的升高，生物炭逐渐发生热裂解，其中的官能团发生改变，呈碱性的官能团转化成为酸性官能团，给硝酸根的吸附提供足够多的阴离子交换位点，促进了硝酸根和生物炭的吸附。
生物炭和污染物化学性质的变化都能够促进生物炭对重金属的吸附转化、实现目标污染物的降解。
在生物炭与土壤接触的过程中，土壤的理化性质也会受到影响，当土壤中加入少量的生物炭时，土体密度会显著降低，这是生物炭本身的密度小的缘故。
此外，生物炭的加入可以改善微生物的生存环境，促进它们的生长和繁殖，调节生物体与土壤之间的相互作用，使得土壤孔隙率间接地发生变化。
3展望
生物炭作为新兴吸附剂，在治理土壤重金属方面得到了广泛的应用，其制备来源也多种多样，由于没有统一的制备标准和检验标准，使得实验数据的处理难以形成统一的规范，因此，生物炭领域的研究还需进行规范、严谨的探索。
废弃农作物是生物炭的主要来源，生物炭与土壤中的重金属发生吸附、转化作用之后可重新回归生态，因此，生物炭的应用和推广应坚持以废弃农作物循环利用为出发点，将治理土壤重金属污染与废弃物回收利用有机的结合起来，实现治理与利用的平衡最大化。
由于生物炭本身能够提高土壤pH值、增强土壤保水能力和降低土壤容重，促进植物生长发育，因此，生物炭的价值不仅局限于修复土壤的重金属污染，可将今后的研究更多地关注于植物生长，实现生物炭的多层次利用。
参考文献：
[1]张又驰，李会丹.生物炭对土壤中微生物群落结构及其生物地球化学功的影响[J].生态环境学报，2015，24（5）;898—905.
[2]李江遐，吴林春，张军，等，生物炭修复土壤重金属污染的研究进展[J].生态环境学报，2015，24（12）;2075～2081.
[3]陶术平，向速林，桑文静，等.生物炭对土壤重金属影响研究进展[J].现代化工，2017，37（1）：45～49.
[4]王洪媛，盖霞普，翟丽梅，等.生物炭对土壤氮循环的影响研究进展[J].生态学报，2016，36（19）：5998～6011.
[5]李金文，顾凯，唐朝生，等，生物炭对土体物理化学性质影响的研究进展[J].浙江大学学报（工学版），2018，52（1）：192～206.
[6]吕宏虹，宫燕燕，唐景春，等.生物炭及其复合材料的制备与应用研究进展[J].农业环境科学学报，2015，34（8）：1429～1440.。