生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制
生物质炭表面特性及其对土壤重金属污染的修复效应
DOI:10.16498/ki.hnnykx.2019.001.028生物质炭是指生物质在厌氧或绝氧条件下进行热解后产生的富碳固体物[1]，其原料很广泛，比如常见的木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物骨骼，甚至城市垃圾等。
“生物质炭”最初是由荷兰土壤学家Wim Sombroek于20世纪60年代在巴西亚马逊流域考察时发现，那里最肥沃的土壤中含有一种黑土[2]（Terra Prota），呈黑色，通常有0.61 m厚。
这类土壤含碳浓度高，含碳量达9%，而附近其他土壤仅为0.5%；氮（N）、磷（P）、钙（Ca）、锌（Zn）、锰（Mn）等营养元素含量较高，氮和磷的含量近乎附近其他土壤的3倍；而且含有很多有机物质如植物残留物、动物粪便、动物残体和鱼骨等，其农作物产量是附近其他土壤的2倍[3]。
生物质炭一般呈碱性，施入土壤中可降低土壤酸度和重金属的生物活性[4]，它还具有高度的孔隙结构，比表面积大，吸附能力强，持水性好，保肥保水能力强，可通过改善和提高土壤肥力减少重金属在植物体内的富集，降低重金属对植物的毒害，提升植物的生产力。
生物质炭表面含有的丰富的-OH、-COOH 和COH-等含氧官能团，这些官能团产生的表面负电荷使其具有较高的阳离子交换量，通过阳离子吸附作用能降低土壤重金属迁移率[5]。
此外，生物质炭能大大减少CO2等温室气体的排放，具有减缓温室效应等作用，还可减少氮素在土壤中的损失，提高土壤中氮素的含量。
1 生物质炭的表面特性1.1 比表面积生物质炭表面疏松多孔性的特征，使其具有较高的表面能和较大的比表面积，孔隙度是影响生物质炭比表面积的关键因素。
制备原料和裂解条件的不同使得生物质炭的孔隙结构和比表面积相差数百倍。
生物质炭的比表面积一般随裂解温度的升高而增大，木炭 生物质炭表面特性及其对土壤重金属污染的修复效应 彭钰梅，黄运湘 （湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙 410128）摘 要：近年来，生物质炭在农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良等领域的应用受到了人们的广泛关注。
【推荐下载】生物炭老化及其对重金属吸附的影响
[键入文字]生物炭老化及其对重金属吸附的影响:生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用，进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。
生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象，致使生物炭特性发生改变。
下文阐述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响，以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。
老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。
老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC 含量增加会促进其对重金属的吸附；而比表面积和pH 的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。
前言生物炭（bio）是由生物质在完全或部分缺氧的状态下热解（通常小于700 ℃）产生一类含碳量较高且高度芳香化固态物质。
近年来，生物炭在固碳减排、土壤改良和污染修复等方面的环境效应和生态效应已经引起广泛关注。
自然界中生物炭作为森林火灾的残留物具有很长的寿命可以在土壤生态系统中保存时间超过10000 年，但也有研究人员指出，生物炭的平均残留时间最少只有19 年。
因此，生物炭在进入环境以后，可能在生物、非生物过程中被很快降解，或者至少是表面迅速氧化，而这样的过程无疑对生物炭的环境功效产生影响。
研究者初步证实，生物炭老化后一方面其表面含氧官能团（如羟基、酚羟基等）的增加可以促进其对重金属的吸附，而另一方面其比表面积和pH 的降低会导致生物炭对重金属吸附量降低，那幺老化过程对生物炭特性的改变及其对重金属吸附的促进或降低机制如何? 这个问题还亟待研究解决。
本文在阐述老化作用对生物炭特性影响的基础上，综述了老化作用对生物炭吸附重金属的影响机制，并提出生物炭的老化及其对重金属吸附影响进一步研究的相关科学1。
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究
随着工业化的发展，土壤污染越来越严重，其中重金属污染是一个比较严重的问题。
铅和锌是常见的土壤重金属元素，它们有着毒性和累积性，对环境和人类健康都有着潜在的威胁。
因此，如何有效地修复铅锌复合污染土壤已成为一个热门的研究课题。
1. 生物质炭对重金属的吸附作用
生物质炭的吸附作用是其参与铅锌复合污染土壤修复的重要机理之一。
生物质炭的特殊物理结构，包括其较高的比表面积、丰富的孔隙度和良好的微孔结构，使其能够吸附重金属离子。
同时，生物质炭含有大量的羟基、羧基和官能团等吸附基团，这些基团能够与重金属离子形成配位键，从而有效地去除土壤中的重金属污染物。
3. 植物根系与生物质炭的交互作用
生物质炭施用后，除了直接与土壤中的铅锌离子发生吸附作用外，还能够促进植物根系与生物质炭的交互作用，形成一种独特的植物-土壤-生物质炭系统。
生物质炭能够提供植物所需的养分和水分，并形成一种适宜植物根系生长的物理环境，从而促进植物的生长和发育。
同时，植物根系也能够通过分泌有机酸、根际氧化酶等物质，改善土壤环境的生化特性，使土壤中的铅锌离子更容易被生物质炭吸附和固定。
综上所述，生物质炭在铅锌复合污染土壤修复中的机理主要包括吸附作用、土壤性质的改良作用和植物根系与生物质炭的交互作用。
生物质炭的施用有助于提高土壤的肥力和耕作性能，促进土壤微生物的活动，从而促进土壤的自净作用，有利于土壤重金属的固定和修复，具有较好的应用前景。
生物炭对土壤中重金属迁移性能的影响
１．２ 物
箭
４ ｆ ： ｆ『 洗 、 ｌ ｔ‘、粑｝ ，然 Ｊ 过 ４０ ｌ｛ｊｍ，放入 ｃ；几∞‘－
（ＳＧ—ＧＬＩ２００， ·Ｉ Ｊ… ｆ：｝ 、 ：Ｉ皖
、 律 Ｉ ＋ｉＪｌ 亢』 ）ｉｔｉ， －缺 ｔ
ｒｒ卜ｊ ５００℃烧制 ２ １３』戊叫ｉ物 趺Ｉ。。 Ｉ， ㈠然冷 Ｊ ¨Ｊ】 收 … ．ｆｌＪ｝肼 ，
ｊ ｌ０（）［ｊ筛＋ ｉ ｉｉ：』。Ｊｆ 仃 ｒ燥 …１Ｉ｛ ＪＩ Ｊ。ｆ ｆｌ １＋物 趺 ： ：
ＲＳＢ
１ ３ 式岭 ，Ｊ 、
（１】小 ｐＨ 刈 · 滞 ７『ｎ＜川州 丈蛤 ｊ Ｊ １、小川ｉ ｆｔ；Ｊ ｐＨ
ｒＩ＿，分 圳 ３、４ ５、６。污 染物 浓瞍 分 圳为 Ｐｈ ：２００ｍｇ／Ｌ，（ ｄ ：
５０ ｍｇ／Ｌ，ＩＳ＝Ｏ． Ｉ－＠Ｊ趺 Ｊ１：ｉ＝Ｊ Ｉｔｉ地沙 Ｊ 比 ０．０５％． 允』１１什
疑溶液 浊 ¨ ，然＾ 逊 污 物溶 液（ 耿 Ｐｈ 、Ｃｄ ．四 ｒ溶 液 ｆ２０
ｍＬ ｆ ｊ－．２５０ｍＬ烧 十１、 １， 州 ¨ｊ刈十Ｉ＿Ｊ、 ｐｌ１，”】土－ｆｌ ｌｊｊｌ！停 Ｊ）， ＊
Ｋｃｙｗ ｏｒｄｓ：ｂｉｏｃｈａｒ： ｈｃａ，＜ｙ ｍｅｔａｌｓ
｛ 物 ｆ１： Ｊ ‘ｆ ｛ 【Ｊ 』支【ｊｆ４十ｊ ｝ ｆ戊 ｛ｌＪｆ：宄 ｊ 。／ｆ、ｌ－ ｆＩ＜ｊ化 。’ 条 什／ｆ 仪 会【 ｜（ 物 城 门 Ｉ 的 ｔ』 ， ［Ｉ．迁 会 响 物 跌 １． ｔｉ的 讧 ，逊 ｍ ～刘 做Ｉ吸附剁 物 城 的 染物 的运 动 辽 移 ，实 岭过 ｆ【Ｉｌ－ 他川 救沙（ｂ ｌ：￣ｉ 埔 ， 榆删 术 一 污 染 １ 儆拟 ｒＩ然 Ｉ．壤 ， 化 丈舱 ． 以利 ｒ 弛研 宄 ‘化 条什 刈 ，Ｉｉ物 趺… Ｅ一 能 的 响 ，探 究 勿 刈 Ｐｈ 、Ｃｄ ’ ，ＩＸ
生物炭对土壤重金属的吸附
生物炭对土壤重金属的吸附（中铁（石家庄）设计研究院有限公司，石家庄050000）生物炭作为一种新型的吸附剂，近年来成为环境、能源等领域的关注焦点。
生物炭对水和土壤中的重金属离子具有良好的吸附去除效果。
本文将从生物炭特性、原料、制备;生物炭对重金属吸附的机理;指出其在土壤污染处理中存在的问题和具有良好的应用前景。
标签：生物炭;重金属;吸附机理;土壤污染0 前言随着工农业生产的迅猛发展，大量工业“三废”、城市生活垃圾和污泥等污染物的排放和不恰当的处置，使得重金属在土壤中不断积累，产生污染。
含重金属农药和化肥的过量使用也加重了土壤重金属的污染负荷。
因重金属污染造成的农产品安全问题和巨大经济损失，引起了国内外的极大关注。
鉴于生物炭的多孔性以及较大的比表面积，作为改良剂时可改善土壤性质并增加农业产量、作为碳汇可减轻全球气候变化和作为吸附剂消除农业污染[1]。
1 生物炭特性生物碳是由生物残体在缺氧情况下，经高温慢热解（通常<700℃）产生的一类难熔、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[2]。
生物炭含有一定量的灰分，矿质元素如Na、K、Mg、Ca等以氧化物的形式存在于灰分中，溶于水后呈碱性。
从微观结构看，生物炭多有紧密堆积、高度扭曲的芳香片层组成，具有乱层结构表面多孔，具有较大的比表面积和较高的表面能[3]，随裂解温度升高，生物炭酸性基团减少，碱性基团增加，总官能团减少，官能团密度减少。
不同材料，不同裂解方式对生物炭的比表面积影响很大。
一般来说，随裂解温度升高，比表面积增加。
但有些材料在裂解温度达到600℃-700℃时，比表面积反而下降。
生物炭经活化后可以显著增加其比表面积。
2 生物炭的原料生物碳本着“变废为宝”的理念，多种行业中的废弃物都可以加以利用，制造成为生物炭。
植物类废弃物主要有秸秆、稻草、米壳、树枝等，这些废弃物通常含丰富的碳元素。
若直接燃烧，会产生大量的CO2，不仅造成了资源浪费，还污染了环境，因此可以将它们制成生物炭进一步利用。
生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响
生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响生物炭是一种由有机物质经过高温热解或氧化而成的炭质物质，具有较高的孔隙度和比表面积，广泛应用于土壤改良和生态环境修复中。
铜是一种重要的金属元素，在农业生产中广泛使用，但过量的铜会导致土壤污染和生态环境问题。
研究生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响具有重要意义。
一、生物炭对土壤重金属形态的影响1.1 生物炭对铜的吸附作用生物炭具有丰富的表面功能基团和孔隙结构，可以有效吸附土壤中的重金属离子，包括铜离子。
研究表明，生物炭可以通过静电作用、络合作用和表面吸附作用等方式，有效地吸附土壤中的铜离子，降低土壤中铜的活性。
1.2 生物炭对土壤pH值的调节作用生物炭具有较高的碱性，可以起到中和土壤酸化的作用。
土壤酸化会导致土壤中铜的活性增加，而生物炭的添加可以有效提高土壤的pH值，减少土壤中铜的活性，从而减少铜对植物的毒害作用。
1.3 生物炭对土壤微生物的影响生物炭具有良好的微生物栖息环境，可以促进土壤微生物的繁殖和活性。
土壤微生物对土壤中的重金属有一定的修复作用，生物炭的添加可以促进土壤微生物的活动，有利于缓解土壤中的重金属污染。
二、生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响2.1 生物炭对土壤中铜形态的改变研究发现，生物炭的添加可以显著影响土壤中铜的形态分布。
一方面，生物炭可以促进铜离子向固相转化，减少土壤中的游离态铜离子含量；生物炭可以引起土壤中有机态和残渣态铜的增加，使得土壤中的铜更加稳定，减少对植物的毒害作用。
2.3 生物炭对土壤铜的迁移转化生物炭的添加可以有效减少土壤中铜的迁移转化，降低铜对地下水的污染风险。
生物炭具有良好的吸附性能和保持性能，可以稳定土壤中的铜离子，减少铜的淋溶和渗透，保护地下水资源的安全。
生物质炭材料在土壤重金属污染中的应用
生物质炭材料在土壤重金属污染中的应用发表时间：2019-02-11T17:10:24.793Z 来源：《知识-力量》2019年4月上作者：王燕[导读] 生物质炭是一种新型吸附材料，该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力，对受污染土壤中的重金属具有很强的吸附固持能力，能有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移，对改善土壤环境具有重大意义。
（四川大学，四川成都 610000）摘要：生物质炭是一种新型吸附材料，该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力，对受污染土壤中的重金属具有很强的吸附固持能力，能有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移，对改善土壤环境具有重大意义。
本文简述了生物质炭在修复重金属土壤污染中的基本作用机理，最后展望了今后需要进一步研究的领域。
关键词：生物质炭；重金属污染；土壤修复；作用机制1.前言生物质炭是一类含碳量较高的芳香化物质，是将富含炭的植物在部分缺氧或者完全缺氧的条件下裂解产生。
其制备的原材料来源广泛，制备简单，并且具有极强的吸附性，是作为环境污染吸附处理优良的吸附材料，近年来，成为众多学科研究的前沿热点。
生物质炭的孔隙结构比较发达，并且比表面积较高、表面官能团丰富[1]。
生物质炭可以和众多官能团发生络合、鳌合沉淀作用，比如羧基、酚羟基、羰基等，由于生物质炭的这一性质决定了它能够广泛用于重金属的吸附。
近几十年来，由于我国农业、工业的飞速发展，致使土壤环境受到了严重的污染，其中，重金属污染造成的影响最为严重。
土壤中的重金属具有潜在的生态风险和健康风险，具有持续时间长、无法被微生物降解等特点，土壤中积累的重金属会被植物根部吸收，迁移转化到根茎叶及果实中去，影响植物的生长发育，然后通过食物链的形式，最终进入人体内。
因此，修复重金属污染土壤，已成为亟待解决的重大环境问题。
2.生物质炭对重金属的吸附固持作用机理主要包括离子交换、物理吸附、络合沉淀、固持作用等。
生物炭在修复污染农田土壤中的应用
生物炭在修复污染农田土壤中的应用在土壤治理与修复中，重金属原位钝化法是一种切实有效的修复手段。
生物炭是由农业有机废弃物通过高温热解得到的一类富含碳的高聚物。
由于其特殊的理化性质，对土壤重金属表现出较好的钝化效果。
本文综述了生物炭钝化治理的研究现状，总结了生物炭对重金属的钝化机理，深化研究了土壤环境因素对生物炭性能和产量的影响，为生物炭的大规模实际生产应用提供新思路。
1、研究现状1.1、我国农田土壤镉污染研究现状土壤形成于成土母质，而成土母质中的镉(Cd)含量并不高。
自然条件下，土壤中Cd浓度范围在0.01～2mg·kg-1，而我国土壤背景值处在中位，约为0.1mg·kg-1[1]。
当前，随着经济社会的高速发展和工农业生产建设活动的日益频繁，电镀、制革等工业废水排放、农田污水的漫灌以及冶炼、尾矿等废弃地的增加等带来的土壤重金属污染问题愈发严重。
环保部官方报道，我国约有1/5的土地耕地面积受到不同程度污染，其中Cd为主要污染物之一。
土壤污染已严重威胁到国家粮食安全，通过食物链传递，污染物进入人体，对国民健康产生巨大危害[2]。
1.2、 Cd污染农田土壤的治理技术研究现状重金属在污染土壤中隐蔽性好，往往不易被人及时发现;时效长，被植物吸收富集累积到一定程度时，才会被人们发现;并且具有不可逆性，无法被土壤中的微生物降解，也难从土壤中分离。
目前，重金属污染土壤的修复技术可以归纳为2种技术思路。
1.2.1 、超累积植物修复技术该技术是利用植物对土壤中重金属进行迁移修复，选择一种或多种对目标污染物具有很强的吸收富集能力的功能植物，将其种在被污染土壤中进行培养，土壤中的重金属会迁移至植物的地上部分，生长一定时间后，地上部分进行收割处理，可以连续种植收割多茬，最终达到修复污染土壤的目的。
该技术适用于治理和修复中低浓度污染土壤，是一种绿色、可持续的治理技术[3]。
但是一般情况下，超累积植物生长速度慢，土壤中重金属的生物可利用态含量低，修复周期长，其成本以及植物收割后的后续处置风险等还未进行系统评估。
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究1.引言土壤重金属污染是当前环境保护领域中的一大难题，铅和锌作为常见的重金属元素，由于工矿企业排放、农业施肥和城市垃圾处理等活动的影响，常常会大量积聚在土壤中，对土壤生态环境造成严重危害。
铅和锌在土壤中的富集不仅会影响植物的生长和品质，还会通过食物链传递到人体内，对人体健康和生态环境造成危害。
对铅锌复合污染土壤进行修复，减少土壤中重金属元素的含量，对于维护生态环境和保障人体健康具有重要意义。
2.生物质炭对土壤重金属污染的修复机理2.1 生物质炭的多孔结构和孔隙分布生物质炭的固定和迁移重金属元素的能力与其多孔结构和孔隙分布密切相关。
生物质炭经过炭化过程，形成了丰富的孔隙结构，有利于与土壤中的有害物质发生物理和化学反应。
生物质炭中的微孔和介孔可以吸附土壤溶液中的铅锌离子，同时通过孔隙结构的渗透作用，促进铅锌的固定和迁移，降低土壤中重金属的含量。
2.2 生物质炭的表面功能团对重金属的吸附作用生物质炭表面具有丰富的羟基、羧基、酚基等官能团，这些官能团对重金属元素具有很强的吸附能力。
在土壤修复的过程中，生物质炭可以通过表面功能团与土壤中的铅锌离子发生络合作用，形成稳定的络合物，从而有效地减少土壤中重金属元素的活性，降低其毒性。
2.3 生物质炭的微生物活性促进土壤改良生物质炭中存在丰富的微生物活性，这些微生物活性对土壤有机质的降解和土壤微生物的繁殖具有促进作用。
在铅锌复合污染土壤修复的过程中，生物质炭的微生物活性可以有效降解土壤中的有机污染物，减少土壤中的有机质含量，改善土壤结构和通气性，促进土壤中铅锌的迁移和固定。
为了验证生物质炭对铅锌复合污染土壤的修复效果，我们进行了一系列的实验研究。
选择了铅锌复合污染的典型土壤样品，分别添加不同质量比例的生物质炭，并对土壤中的铅锌元素含量、土壤pH值、土壤酶活性和土壤微生物数量进行了分析。
实验结果表明，添加生物质炭后，土壤中的铅锌元素含量显著降低，土壤pH值显著升高，土壤酶活性和土壤微生物数量显著增加。
生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应及生态机制结题报告
一、研究背景生物炭是一种由生物质经过高温热解或燃烧得到的炭质产物，具有多孔结构和较大的比表面积，被广泛应用于土壤改良、环境修复以及农田生态系统的保护和恢复等领域。
在过去的研究中，生物炭被发现对土壤中的重金属具有吸附和固定作用，从而减少了重金属对植物的毒害作用。
然而，对于水稻这种重金属富集植物而言，生物炭对其吸收重金属的阻控效应及其生态机制尚不清楚。
二、研究目的本研究旨在探究生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应，揭示生物炭对重金属富集植物的影响机制，为农田重金属污染修复和水稻安全生产提供科学依据。
三、研究方法1.采集含重金属污染土壤和水稻植株样品，设置实验处理组和对照组。
2.实验处理组添加不同浓度的生物炭，分析土壤中重金属的含量和形态分布，以及水稻植株的生长状况和重金属富集情况。
3.对研究数据进行统计学分析，并结合理论模型和机理模拟，探讨生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应及其生态机制。
四、研究结果1.经过实验处理后，发现添加生物炭对土壤中重金属的含量和形态分布产生了显著影响，降低了土壤中可溶性重金属的浓度。
2.生物炭的添加显著促进了水稻植株的生长，减轻了重金属对水稻的毒害作用。
3.进一步分析发现，生物炭对土壤中重金属的固定和植物根系的吸附起到了重要作用，从而减少了重金属对水稻的富集。
五、研究意义1.本研究揭示了生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应及其生态机制，为农田重金属污染修复和水稻安全生产提供了重要科学依据。
2.本研究为生物炭在农田生态系统中的应用提供了新的思路和方法，对于促进农田生态环境的保护和恢复具有重要意义。
六、研究展望未来，我们将进一步深入研究生物炭在不同土壤类型和重金属污染程度下的应用效果及其生态机制。
结合生物炭的制备工艺和应用技术，探索更加高效和持久的生物炭修复技术，为解决农田重金属污染和提高农产品质量提供更加可行和可持续的途径。
以上就是本次研究的结题报告，希望能够在相关领域引起广泛关注，并促进相关研究的深入开展和应用推广。
生物炭老化及其对重金属吸附的影响
生物炭老化及其对重金属吸附的影响生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用，进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。
生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象，致使生物炭特性发生改变。
下文阐述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响，以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。
老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。
老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC 含量增加会促进其对重金属的吸附；而比表面积和pH 的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。
前言生物炭（bio）是由生物质在完全或部分缺氧的状态下热解（通常<700 ℃）产生一类含碳量较高且高度芳香化固态物质。
近年来，生物炭在固碳减排、土壤改良和污染修复等方面的环境效应和生态效应已经引起广泛关注。
自然界中生物炭作为森林火灾的残留物具有很长的寿命可以在土壤生态系统中保存时间超过10000 年，但也有研究人员指出，生物炭的平均残留时间最少只有19 年。
因此，生物炭在进入环境以后，可能在生物、非生物过程中被很快降解，或者至少是表面迅速氧化，而这样的过程无疑对生物炭的环境功效产生影响。
研究者初步证实，生物炭老化后一方面其表面含氧官能团（如羟基、酚羟基等）的增加可以促进其对重金属的吸附，而另一方面其比表面积和pH 的降低会导致生物炭对重金属吸附量降低，那么老化过程对生物炭特性的改变及其对重金属吸附的促进或降低机制如何? 这个问题还亟待研究解决。
本文在阐述老化作用对生物炭特性影响的基础上，综述了老化作用对生物炭吸附重金属的影响机制，并提出生物炭的老化及其对重金属吸附影响进一步研究的相关科学问题。
一、老化作用对生物炭特性的影响1 原料来源及热解温度对老化生物炭特性的影响生物炭原料来源非常广泛，常见的有木屑、秸秆、竹屑、稻壳等，也有动物粪便、沉积物、污泥等，其主要组分是木质素、纤维素、半纤维素和无机矿物组分。
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一、生物炭的基本特性生物炭，又称炭化生物质、炭质有机肥等，是指通过高温氧化的方式将生物质在缺氧或低氧条件下进行热解制得的一种碳质材料。
生物炭的制备过程主要分为两个步骤，首先是生物质的碳化，然后是炭化后的生物质在空气中燃烧。
生物炭具有以下基本特性：（1）具有多孔结构，表面积大；（2）富含碳元素，对重金属有较强的吸附能力；（3）稳定性高，不易分解，有助于长期修复土壤。
三、生物炭对土壤微生物的影响土壤微生物是土壤中重要的生物功能组成部分，其活动对土壤生态系统的稳定和健康具有重要作用。
研究表明，生物炭对土壤微生物群落构成和代谢活性具有一定影响。
一方面，生物炭的添加可以增加土壤孔隙度和通气性，有利于土壤中微生物的生长和代谢活动；生物炭中的有机物质可以提供营养物质，促进土壤微生物的生长和繁殖。
适量添加生物炭对土壤微生物的生态环境有一定的改善作用，有利于土壤生态系统的恢复和稳定。
四、生物炭在土壤重金属污染修复中的应用目前，生物炭在土壤重金属污染修复中被广泛应用。
一方面，生物炭可以直接添加到受重金属污染的土壤中，通过吸附和固定重金属来降低其活性浓度，实现土壤的修复。
生物炭也可以与其他土壤修复剂共同使用，如化学修复剂、植物修复剂等，共同发挥对土壤重金属污染的修复作用。
研究表明，生物炭与其他修复剂共同使用可以取得更好的修复效果，有助于加速土壤重金属污染区的恢复。
五、生物炭对土壤生态系统的影响和风险尽管生物炭在土壤重金属污染修复中具有重要的应用前景，但其对土壤生态系统的影响和潜在风险也需要引起重视。
研究表明，过量使用生物炭可能导致土壤pH值的升高和养分的流失，从而影响土壤的肥力和生态平衡。
生物炭中残留的有机物质和有害物质对土壤和水体的生态安全也存在一定的风险。
在生物炭的应用过程中，需要合理控制其投入量和添加方式，以避免对土壤生态系统造成不利影响。
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。
生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制
Journal of Zhejiang A
&
F University
d o i： 10.11833/ j . issn .2095-0756.2017.03.021
生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制
摘 要 ：生 物 质 炭 是 生 物 质 原 料 在 缺 氧 条 件 下 经 高 温 裂 解 而 成 的 一 种 固 体 产 物 ，它 们 在 土 壤 重 金 属 污 染 修 复 中 的 应 用 是 当 前 环 境 研 究 的 热 点 之 一 。对 目 前 生 物 质 炭 研 究 的 进 展 进 行 了 综 述 ，阐 明 了 生 物 质 炭 施 入 土 壤 可 通 过 物 理 吸 附、 离子吸附、 离 子交 换 、 沉 淀 络 合 等 交 互 作 用 机 制 ，显 著 降 低 土 壤 重 金 属 的 有 效 态 ，减 少 它 们 在 环 境 介 质中 的 迁 移 性 ，从 而 降 低 土 壤 重 金 属 的 生 物 毒 性 。但 是 生 物 质 炭 的 研 究 仍 然 存 在 许 多 问 题 ，特 别 是 如 何 增 强 它 们 在 土 壤 环 境 中 对 重 金 属 离 子 钝 化 的 稳 定 性 、长 效 性 以 及 生 物 质 炭 一 土 壤 一 作 物 一 人 体 健 康 风 险 一 体 化 研 究 等 方 面 ，仍需 要 持 续 深 入 研 究 。参 61 关 键 词 ！土 壤 学 （生 物 质 炭 ；重 金 属 （土 壤 污 染 （修 复 机 制 （综述 中 图 分 类 号 ：S158 ; X53 文 献 标 志 码 ：A 文 章 编 号 ：2095 -0756 ( 2017 ) 03 -0543 -09
生物炭对土壤肥料的作用
村乡科技XIANGCUN KEJI120XIANGCUN KEJI 2019年3月（上）生物炭对土壤肥料的作用张生来（怀宁县茶岭镇农业站，安徽怀宁246127）［摘要］基于生物炭的特点，本文对其在土壤肥料中的作用进行分析，旨在全面了解生物炭的作用，做到科学合理地使用生物炭，全面提高土壤的基本性能，为现代化农业生产提供支持。
［关键词］生物炭；土壤肥料；农作物［中图分类号］S158［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2019）07-120-2在社会经济发展的背景下，农业技术得到了不断创新，新型农业技术被广泛使用。
土壤是农业生产的基础，但是经过长期利用，我国土地资源面临较严重的问题。
其中，环境污染和资源匮乏等严重降低土壤的质量，制约了我国农业经济的发展。
生物炭是一种功能多样的材料，是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中经高温热裂解后生成的固态产物。
生物炭具有良好的碱性和吸附能力，将其运用于土壤中，可以提高土壤的质量，为农作物生产质量的提升提供支持。
1生物炭生物炭主要是指生物中的有机化合物，可以在含氧量较低的环境下经过系列低温处理裂解，形成固体生物炭。
通过生物炭的使用，能为废气物的利用、生物能源的使用以及土地质量的改良等提供支持。
生物炭通常由大部分碳、少量的矿物质及挥发性有机物组成。
生物炭通常为碱性物质，其多孔性和表面积大的特点有效提高了碳的吸附能力和离子交换能力。
将其运用于土壤改良中，可以逐渐提高土壤的肥力，从而提高作物产量，积极促进农业生产［1］。
2生物炭对土壤肥料的作用2.1对有机物质的作用土壤有机质是土壤肥力的重要指标之一，土壤有机质可以改善土壤结构。
生物炭的应用可以提高土壤有机碳含量水平，其提高幅度取决于生物炭的用量及稳定性。
土壤有机碳含量增高可提高土壤的碳氮比，从而促进土壤对氮素及其他养分元素吸收量，进而培肥土壤。
研究发现，生物炭与其他肥料相比，在土壤肥料改良中具有明显优势，可以不断增强土壤的肥效。
生物质炭对农业土壤的影响及应用
生物质炭对农业土壤的影响及应用农业作为人类社会的基石，其发展与土壤的质量息息相关。
近年来，生物质炭作为一种新型的土壤改良剂，逐渐引起了广泛的关注和研究。
生物质炭是由生物质在缺氧或限氧条件下热解产生的富碳固体产物，具有独特的物理化学性质，对农业土壤产生了多方面的影响，并在农业生产中有着广泛的应用前景。
一、生物质炭的特性生物质炭通常具有多孔结构，比表面积较大，这使得它能够吸附和储存大量的水分和养分。
同时，生物质炭还具有较高的 pH 值，呈碱性，能够调节土壤的酸碱度。
此外，生物质炭中的碳元素稳定性较高，可以在土壤中长期存在，有助于增加土壤的碳库储量。
二、生物质炭对农业土壤物理性质的影响1、改善土壤结构生物质炭的加入可以增加土壤的孔隙度，尤其是大孔隙的比例，从而改善土壤的通气性和透水性。
这有利于根系的生长和氧气的供应，减少土壤板结的发生。
2、提高土壤保水性由于其多孔结构和强大的吸附能力，生物质炭能够有效地保持土壤中的水分，减少水分的流失。
在干旱地区或季节性干旱的情况下，这一特性对于保障作物的生长至关重要。
三、生物质炭对农业土壤化学性质的影响1、调节土壤酸碱度对于酸性土壤，生物质炭的碱性特质可以中和土壤酸度，提高土壤pH 值，为作物生长创造更适宜的酸碱环境。
2、增加土壤肥力生物质炭可以吸附和储存土壤中的养分，如氮、磷、钾等，减少养分的淋失和挥发，提高养分的利用率。
同时，生物质炭还能够刺激土壤微生物的活动，促进土壤中有机物质的分解和养分的释放。
3、降低土壤重金属污染生物质炭表面的官能团能够与重金属离子发生吸附、沉淀等反应，从而降低重金属在土壤中的有效性和迁移性，减少其对作物的毒害作用。
四、生物质炭对农业土壤生物学性质的影响1、促进土壤微生物生长生物质炭为土壤微生物提供了良好的栖息环境和碳源，增加了微生物的数量和多样性。
微生物的活跃有助于土壤中有机物的分解、养分循环和土壤结构的改善。
2、增强土壤酶活性土壤酶参与了土壤中的各种生物化学过程，生物质炭的添加能够提高土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等酶的活性，从而促进土壤的代谢功能。
活性生物炭在重金属污染治理中的效果
活性生物炭在重金属污染治理中的效果一、活性生物炭概述活性生物炭是一种经过特殊处理的炭材料，它具有独特的物理和化学性质。
从物理性质来看，它具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构。
这些孔隙可以分为微孔、介孔和大孔等不同类型，为吸附过程提供了大量的活性位点。
从化学性质方面，它表面含有多种官能团，如羟基、羧基、羰基等。
这些官能团赋予了活性生物炭与重金属离子发生化学反应的能力。
活性生物炭的制备方法多样。
常见的制备原料包括生物质废弃物，如农作物秸秆、木材废料等。
通过热解、活化等一系列工艺，可以将这些生物质转化为活性生物炭。
在热解过程中，生物质在无氧或缺氧的条件下被加热分解，产生生物炭和一些挥发性物质。
活化过程则进一步改善生物炭的孔隙结构和表面化学性质。
例如，物理活化通常采用气体如二氧化碳或水蒸气在高温下对生物炭进行处理，化学活化则可能使用化学试剂如氢氧化钾、磷酸等。
不同的制备方法和条件会影响活性生物炭的性能，从而影响其在重金属污染治理中的效果。
二、活性生物炭在重金属污染治理中的作用机制1. 吸附作用吸附是活性生物炭去除重金属的主要机制之一。
其吸附过程包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要是基于分子间的范德华力，当重金属离子靠近活性生物炭表面时，由于范德华力的作用而被吸附在表面。
这种吸附作用相对较弱，且吸附过程是可逆的。
化学吸附则是基于活性生物炭表面官能团与重金属离子之间的化学反应。
例如，羧基可以与重金属离子发生络合反应，羟基可以与重金属离子发生离子交换反应等。
化学吸附作用较强，且吸附过程往往是不可逆的。
2. 沉淀作用活性生物炭在某些情况下还可以通过沉淀作用去除重金属。
当活性生物炭表面的某些成分与重金属离子发生反应时，可能会生成不溶性的沉淀物。
例如，活性生物炭中的一些碱性物质可能会与酸性重金属离子如重金属的硫酸盐、硝酸盐等发生中和反应，生成金属氢氧化物沉淀。
这些沉淀物会附着在活性生物炭表面或沉淀在溶液中，从而达到去除重金属的目的。
生物质炭对重金属土壤环境行为及影响机制研究进展
生物质炭对重金属土壤环境行为及影响机制研究进展
赵青青;陈蕾伊;史静
【期刊名称】《环境科学导刊》
【年(卷),期】2017(036)002
【摘要】综述了生物质炭基本结构特性及其影响因素,阐述了生物质炭对土壤重金属形态转变、迁移性以及生物有效性的影响,并对其作用机制做了探讨.研究发现,生物质炭基本结构特性主要与自身理化性、材料来源和制备条件相关.由此对污染土壤重金属形态转变及其运动变化产生不同影响,主要引起重金属的有效态向残渣态等无效态转变,其迁移和生物有效性降低引起植株累积重金属能力下降.其主要作用机制为吸附和固化作用,通过直接或间接改变土壤pH、有机质含量、CEC、土壤酶活性和团聚体等环境,达到修复目的.因此,在利用生物质炭钝化重金属污染土壤时,应因地制宜,筛选和施用适宜生物质材料.今后应继续探究完善其作用机制,并对修复土壤进行长期监测与防控.
【总页数】7页(P12-18)
【作者】赵青青;陈蕾伊;史静
【作者单位】云南农业大学资源与环境学院,云南昆明650201;云南省水文水资源局曲靖分局,云南曲靖655000;云南农业大学资源与环境学院,云南昆明650201【正文语种】中文
【中图分类】X13
【相关文献】
1.生物质炭对重金属污染土壤中汞的赋存形态及运移分配的影响 [J], 陈红卫;张重路;王一山;姚纳
2.生物质炭对重金属污染土壤酶活性的影响 [J], 何元友;全桂香
3.生物质炭对重金属污染土壤酶活性的影响 [J], 何元友;全桂香
4.生物质炭对重金属污染土壤酶活性的影响 [J], 何元友;全桂香
5.生物质炭对重金属污染土壤酶活性的影响 [J], 何元友;全桂香
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响
生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响铜是一种重要的微量元素，但在高浓度下会对土壤生态系统产生不良影响，导致铜污染。
为了降低土壤中的铜污染，生物炭被广泛研究并用于改良污染土壤。
本文旨在探究生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响。
1. 研究背景：铜是一种重要的微量元素，但在高浓度下会对土壤生态系统产生不良影响。
铜造成的污染主要来源于农业和工业废弃物的排放。
铜污染农田土壤可以导致农作物生长受影响、土壤微生物数量下降、水土流失等问题。
因此，降低农田土壤中的铜污染具有重要的意义。
生物炭是一种由植物质炭化而来的多孔颗粒，其表面积大、孔隙率高、碳含量高等特点使其在改良土壤质量和降低土壤重金属污染方面得到了广泛关注。
已有很多研究探究了生物炭对土壤重金属形态转化的影响，但是对生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响研究相对较少，因此有必要对其进行深入探究。
2. 生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响：2.1. 生物炭对土壤pH值的影响生物炭对土壤pH值有一定的调节作用。
研究表明，添加生物炭可以提高土壤pH值，降低酸度。
这是因为生物炭在土壤中释放的氢离子可以中和土壤的酸性，从而使土壤呈现中性或弱碱性，这有利于铜的吸附和结合。
同时，生物炭的表面电荷可以吸附土壤中的阳离子，从而引起土壤pH值的变化。
因此，生物炭的添加可以调节土壤pH值，降低土壤的酸性，为改善土壤质量和降低土壤重金属污染提供了基础条件。
2.2. 生物炭对土壤铜形态的影响生物炭可以影响土壤中铜的形态。
在铜污染土壤中，铜主要以可交换态、有机态和残渣态存在。
研究表明，添加生物炭后，铜的可交换态和有机态含量显著降低，铜的残渣态含量升高。
这是因为生物炭中的有机质具有强大的吸附能力，能够吸附土壤中的铜元素，从而使部分铜元素被固定在生物炭颗粒上，因此可交换态和有机态铜含量下降，同时在生物炭中残留的部分铜元素形成残渣态铜。
这一过程对铜污染土壤的治理起到了一定的作用。
2.3. 生物炭与土壤微生物之间的相互作用生物炭与土壤微生物间也存在相互作用。
《生物炭对高地质背景土壤砷迁移转化的影响》范文
《生物炭对高地质背景土壤砷迁移转化的影响》篇一摘要：本文探讨了生物炭对高地质背景土壤中砷的迁移转化过程的影响。
通过实验室模拟和实地试验相结合的方法，分析了生物炭的添加对土壤理化性质、砷的形态分布、迁移特性和生态风险的影响机制。
研究表明，生物炭的应用能够有效减缓高地质背景土壤中砷的迁移，降低砷的生物有效性，并对改善土壤质量起到积极作用。
一、引言随着工业化进程的加速，土壤中的重金属污染问题日益严重。
砷作为一种具有较强迁移能力和潜在危害的重金属元素，在高地质背景土壤中的迁移转化过程及其对生态环境的影响成为研究热点。
生物炭作为一种新型土壤改良材料，其独特的物理化学性质使其在改善土壤环境和减轻重金属污染方面具有巨大潜力。
因此，研究生物炭对高地质背景土壤中砷的迁移转化影响具有重要的理论和实践意义。
二、研究方法本研究采用实验室模拟和实地试验相结合的方法。
在实验室中，通过模拟不同生物炭添加量和高地质背景土壤中的砷迁移转化过程，分析生物炭对砷的吸附解吸、形态变化和迁移特性的影响。
在实地试验中，选择具有代表性的高地质背景土壤区域，通过添加不同量的生物炭，观察其对土壤理化性质和砷迁移转化的长期影响。
三、生物炭对高地质背景土壤理化性质的影响生物炭的添加显著改善了高地质背景土壤的物理和化学性质。
生物炭具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构，能够提高土壤的保水保肥能力。
同时，生物炭富含碳元素，能够提高土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，增强土壤的肥力和生态稳定性。
四、生物炭对砷形态分布的影响研究显示，生物炭的添加改变了高地质背景土壤中砷的形态分布。
生物炭通过吸附和固定作用，将原本活动性强的砷（如水溶性砷）转化为更稳定的形态（如难溶性的砷化合物）。
这一过程有效降低了砷的生物有效性，减少了砷向环境和食物链的迁移。
五、生物炭对砷迁移转化的影响通过实验室模拟和实地试验结果分析，发现生物炭能够有效减缓高地质背景土壤中砷的迁移转化速度。
一方面，生物炭的吸附作用减弱了水流中的砷浓度；另一方面，由于增加了土壤团聚程度和保水能力，减少了地表径流等导致砷流失的可能性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制张建云;张进;曹志洪;PeterCHRISTIE;高才慧;朱晖;钟水根;杨纹砚;郑均泷;吴胜春;单胜道;王志荣【摘要】The applications of biochar, a pyrolytic product of biomass under the oxygen-free conditions, in im-proving soil fertility and other physicochemical properties as well as remediating heavy metal contaminated soil have become one of hotspots in the frontiers of environmental research. This paper reviewed the up-to-date pro-gresses of the research concerning biochar, in an attempt to illustrate the mechanisms related to the interactions between heavy metals and biochar, including physical adsorption, ionic adsorption and exchange, precipitation and complexation, by which the bioavailability, mobility, and biotoxicity of heavy metals in soil could be effec-tively reduced. However, there still exist some problems, especially regarding how to enhance the long-term stability of biochar in immobilizing the metal ions. Meanwhile, the consortium study concerning the biochar-soil-crops-human health is urgently needed in the near future.%生物质炭是生物质原料在缺氧条件下经高温裂解而成的一种固体产物,它们在土壤重金属污染修复中的应用是当前环境研究的热点之一.对目前生物质炭研究的进展进行了综述,阐明了生物质炭施入土壤可通过物理吸附、离子吸附、离子交换、沉淀络合等交互作用机制,显著降低土壤重金属的有效态,减少它们在环境介质中的迁移性,从而降低土壤重金属的生物毒性.但是生物质炭的研究仍然存在许多问题,特别是如何增强它们在土壤环境中对重金属离子钝化的稳定性、长效性以及生物质炭—土壤—作物—人体健康风险一体化研究等方面,仍需要持续深入研究.【期刊名称】《浙江农林大学学报》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】9页(P543-551)【关键词】土壤学;生物质炭;重金属;土壤污染;修复机制;综述【作者】张建云;张进;曹志洪;PeterCHRISTIE;高才慧;朱晖;钟水根;杨纹砚;郑均泷;吴胜春;单胜道;王志荣【作者单位】浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;中国科学院南京土壤研究所, 江苏南京 210008;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江科技学院生态环境研究所, 浙江杭州 310023;浙江省农业生态与能源办公室, 浙江杭州 310012【正文语种】中文【中图分类】S158;X53Key words:soil science;biochar;heavy metals;soilcontamination;remediation mechanism;review土壤圈位于生物圈、大气圈、水圈、岩石圈的交汇处，时刻与各圈层进行物质、信息、能量的交换，对环境的自净能力和容量有着重大贡献。
因而，土壤质量的好坏直接影响环境的健康状况。
近年来，由于不合理的土地利用、工业废弃物的排放以及滥用农业化学品，中国农田土壤遭受不同程度的污染，导致土壤肥力退化及环境质量持续下降，对农业安全生产构成威胁；而且土壤中的污染物可通过淋溶作用渗透到深层土壤中，导致地表地下水污染［1-2］。
国家环境保护部最新的土壤调查显示，中国有将近19%农业土壤受到了污染，其中主要是重金属和类金属污染［3］。
因土壤污染减产粮食超过1 000万t· a-1，造成各种经济损失约200亿元·a-1。
这不仅造成了巨大的经济损失，同时导致一系列环境问题，危害人体健康，引发癌症和其他疾病［4］。
土壤污染的危害已经引起了各级政府的高度关注。
为了切实加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量，国务院2016年5月印发了《土壤污染防治行动计划》。
土壤修复常用的方法有物理修复、化学修复、生物修复及其联合修复方法［5］。
物理修复和化学修复方法主要是通过固定稳定化技术、热处理技术、性能改良技术、氧化还原技术、电动力学修复等技术去除污染物［6］。
该方法修复过程复杂，费用高，存在二次污染风险，为降低因食物链造成的健康风险，因而不适合在污染农田土壤中大规模使用［7］。
生物修复方法主要有植物修复与微生物修复，虽然该修复方法经济、有效，但所需时间较长且易受外界环境条件制约，修复效果难以保证［8-9］。
因此，国际上普遍认为联合修复技术是目前高效、经济、合理的污染农田修复方式，如采用石灰或海泡石粉等化学物质与植物结合的方式修复污染土壤［10-12］。
然而过量使用石灰或海泡石粉会导致土壤板结、质地恶化，因此，寻找对土壤环境无害的新型修复材料迫在眉睫。
近年来，一种新型材料——生物质炭引起了国内外研究人员的广泛关注。
生物质炭不仅是一种新型能源［13］和新型碳汇［14］材料，而且由于其具有独特的物理化学性质，使它们在改善土壤结构、提高土壤质量［8］、去除土壤中的污染物等［15］方面均有一定的成效，在土壤改良和环境修复领域有巨大应用前景。
本文将首先介绍生物质炭的基本性质，然后综述国内外利用生物质炭在改善土壤结构、提高土壤肥力和微生物的活性研究以及污染土壤修复等方面的最新研究进展，并对当前生物质炭在土壤修复中应注意的问题进行概述，同时对未来研究的热点和趋势进行展望。
生物质炭一词最先出现于有关亚马逊河流域生态和农业方面的研究论文［16］。
研究人员将生物质炭定义为：富含碳的生物质在缺氧或者无氧的条件下通过高温裂解或者不完全燃烧生成的一种含碳量大、孔隙结构复杂的固体物质［17］。
可制备生物炭的原料多种多样，包括植物类废弃物［18-19］（如秸秆、稻草、砻糠、树枝等），动物粪便［20-21］（如猪粪、牛粪、鸡粪等），城市污水处理厂污泥［22］，轻工业固体废弃物，大分子藻类［23］等。
不同的生物质原料制备的生物质炭其基本性质也会存在差别。
另外，生物质炭的制备温度是影响生物炭结构和性质的重要因素。
随着温度的升高，多孔性也会随之增加，甚至比表面积增至原生物质表面积的数千倍［24-25］。
生物质炭主要由单环和多环的芳香族化合物组成，具有较高的化学和生物学稳定性；主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，同时含有大量磷、硫、钾、钙、镁、硅、铝等植物所需的营养元素［26］；一般呈碱性（pH 7～12）；表面含有丰富的—COOH，—OH和—CO等含氧官能团和碱性离子［如钾离子（K+）和钠离子（Na+）］及碳酸盐（如碳酸钙和碳酸镁）［27-28］。
这些性质是影响生物炭吸附能力以及阳离子交换能力的重要因素。
由于生物质炭的特殊性质使其在土壤改良剂、固碳、氮减排、缓释肥料载体、污水治理、烟气净化、土壤修复、固体成型燃料、燃料电池、固体酸催化剂和电极材料等领域具有巨大的应用前景［29-30］。
2.1 生物质炭对土壤重金属形态的影响重金属对环境和人体危害最大的是其有效态，因此，降低重金属在土壤中的有效态是降低重金属毒性的有效措施。
生物质炭在土壤重金属钝化固定修复中的应用是当前生物质炭研究的热点之一。
已有很多研究表明：生物质炭施入土壤可提高土壤pH值及有机质含量，降低土壤重金属的有效态，从而降低土壤重金属的生物毒性。
李季等［31］采用室内培养法研究水稻Oryza sativa生物质炭对锑污染土壤修复过程中发现，培养1～2个月后，5%的生物炭处理促进了锑从铁/锰氧化态向有机结合态的转化，原因可能是生物炭上的羟基、羧基、芳香基等官能团与土壤中的重金属进行有机配位络合，从而增加有机结合态锑的含量。
5%的生物质炭处理导致土壤锑的生物可利用性比对照显著降低了20%。
生物质炭对土壤重金属形态的转化与季节及田间作物有着密切的关系。
崔立强等［32］研究发现：修复铅污染土壤过程中，加入生物质炭可使铅酸溶态、还原态和氧化态组分显著降低并向残渣态转化。
酸溶态、还原态和氧化态三者含量分别降低；而残渣态铅含量却显著升高。
其中，上述4种形态的各个处理在2011年小麦Triticum aestivum季显著高于2010年水稻季9.1%～28%，原因在于不同水分条件导致氧化还原电位的变化。
另外，重金属在土壤中的形态转化与生物质炭的原料、粒径及施用量有关。
毛懿德等［33］用竹炭和柠条Caragana korshinskii炭作为生物质炭原料进行盆栽实验，研究生物质炭对土壤中镉形态的影响。
结果表明：与对照相比，0.1%和1.0%的竹炭及柠条生物质炭处理可使交换态镉含量分别降低4.99%，5.44%和9.44%，16.64%。
土壤经生物炭处理后，镉活性指数有所降低，降幅最大的是1.0%柠条生物质炭处理（降低0.18个单位），可知1.0%的柠条炭处理的钝化效果最显著。
刘晶晶等［34］在重金属混合污染土壤中添加不同粒径的生物质炭，发现5%稻草秸秆（0.25 mm）处理对降低土壤中镉、铜、铅和锌有效态含量的效果最佳，分别减少了34.5%，50.1%，52.5%和52.1%，在粗粒径（1.00 mm）竹炭处理下，酸溶态铜和锌向可还原态、可氧化态和残渣态转化。