生物质炭对有机污染物的吸附与机理研究进展（

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1、土壤学报　ACTAPEDOLOGICASINIC生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展*国家重点基础研究发展计划(973计划)项目（2014CB441105）、国家自然科学基金项目（41671236）和中科院“一三五”计划与领域前沿项目（ISSASIP1614）共同资助SupportedbytheNationalBasicResearchProgramofChina（973Programs）(No.2014CB441105)、theNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.41301240)and

2、the“135”PlanandFrontiersProgramofChineseAcademyofSciences(ISSASIP1614)李晓娜1,2宋洋1贾明云1王芳1卞永荣1蒋新1†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：jiangxin@issas.ac.cn作者简介：李晓娜（1993-），女，汉，硕士研究生，环境化学与污染控制。E-mail：xnli@issas.ac.cn收稿日期：；收到修改稿日期：（1土壤环境与污染修复重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京210008）（2中国科学院大学，北京1000

3、49）摘要生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强，制备原料来源广泛，生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律，对于评估其环境行为和应用价值至关重要。本文着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理，包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主，这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用，是有机污染物在生物质炭表

4、面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制，有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中，各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外，本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结，生物质炭自身理化特性决定了其应用价值，生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定，不同的吸附环境如吸附介质、pH和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后，文章进一步探讨了生物质炭吸

5、附有机污染相关研究未来应着重解决的问题，以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。关键字生物质炭；有机污染物；吸附特性；吸附机理中图分类号X53文献标识码A随着工、农业的快速发展，工业废物、农药、化肥及激素类物质的环境输入不断增加，具有高毒性、高累积、难降解、可远距离迁移的有机污染物，一旦进入食物链会对人类健康造成明显的“三致”效应。对此类有机物污染土壤的治理与修复，已成为社会关注的热点问题。土壤中污染物的生物有效性及迁移转化是影响其环境风险的重要因素，同时由于我国人多地少的特点，开展污染土壤的原位修复与治理至关重要。因此，原位吸附阻控污染

6、物，降低其生物有效性，控制其向食物链中迁移是一种环境友好、安全高效的污染土壤修复措施。生物质炭作为热解、炭化合成的主要不完全燃烧产物，是一种稳定的富碳物质，被称为超级吸附剂[1]。不完全燃烧决定了生物质炭碳质组成的异质性，与土壤中本土有机质共同吸附有机污染物，对包括多环芳烃、多氯联苯、芳香硝基化合物等各种有机污染物具有强烈吸附能力，研究表明，生物质炭具有高比表面、强电子交换性、多孔隙和丰富碳质组分等独特结构，相比天然存在碳形式，14土壤学报　ACTAPEDOLOGICASINIC生物质炭对有机污染物的吸附能力极高[2-3]。另外，生物质炭制备

7、原料来源广，成本低，制备工艺操作简便，在改善土壤质量，提高作物品质，高效利用废弃资源等方面具有很好的效益，受到科学家们的重视，在有机污染土壤修复中有巨大应用潜力。生物质炭独特理化性质是其强吸附性能的关键，制备工艺和原料类型是影响生物质炭理化特性的重要因素[4]。研究不同原料和制备工艺下生物质炭的吸附特性，揭示生物质炭吸附有机污染物的机理，为生物质炭在有机污染土壤修复中的合理应用提供理论指导。本文在阐述生物质炭吸附效能和吸附特性的基础之上，着重综述了生物质炭-有机污染物相互作用机理及影响因素，并对目前生物质炭在有机污染土壤修复中的应用所存在的问

8、题进行了分析，进一步展望了未来相关研究的发展。1生物质炭吸附效果和特性生物质炭是具有比表面积大，孔隙结构发达、表面官能团丰富和芳香度高等特性的富碳材料，可以稳定吸附