生物炭对土壤重金属形态影响的研究进展

《生物炭对土壤重金属形态影响的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、生物炭对土壤重金属形态影响的研究进展摘要：指出了作为一种新型的吸附剂，生物炭具有良好的结构基础、较大的比表面积以及吸附力，近年来成为环境、能源等领域的关注热点。通过介绍重金属在土壤屮的赋存形态，概述了生物炭与土壤的相互作用，包括其在改变土壤PH值、有机质含量、阳离子交换量和氧化还原电位等方面的环境效应，分析了这些效应与土壤重金属形态有效性的关系，展望了生物炭对污染土壤修复的研究方向，以期为生物炭技术的应用和推广提供参考。关键词：生物炭；土壤；重金属；修复中图分类号：X53文献标识码:A文章编号：16749944(2

2、017)80102031引言土壤重金属污染是由于人类活动导致土壤中重金属含量升高，超出正常范围，造成土壤质量退化与环境恶化的现象。汞、镉、铅、珞以及类金属神等生物毒性显著的元素被称为重金属污染中的“五毒”[1],它们通过不同的途径进入环境中，即使浓度很小，也可在生物体内积累，产生食物链浓缩，危害人类的身体健康。目前，我国不少地区都遭受着重金属污染的危害，其对粮食作物产生不良影响，时常发生农产品重金属超标事件,国内外都在积极研究有效的重金属污染修复方法，国内外常用的方法有物理修复、化学修复、生物修复、农艺措施修复等[

3、2]。利用牛物炭作为改良剂，施入污染土壤中，改变土壤的理化性质，属于化学修复方法。生物炭是生物质在供氧不足条件下发生不完全燃烧热裂解后所形成的产物［3］。目前已有研究证明，生物炭有良好的结构基础、较大的比表面积以及吸附力，因此它是一种良好化学钝化修复剂，可用于土壤重金属污染修复。通过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应［4］,使有效态重金属向稳定化形态转化，降低重金属的有效性，修复污染土壤。2土壤中的重金属赋存形态土壤中重金属的生物有效性不同，对植物的毒害和对环境的污染程度也有所不同，它们与重金属元素在土壤中存在

4、的形态和含量有关［5］。1979年Tiesser提出形态分析法，对土壤屮重金属赋存形式进行分类，将重金属在土壤中分为可交换态、碳酸盐结合态、铁猛（铝）氧化物结合态、有机质及硫化物结合态、残渣态等5种状态［6］。不同形态的重金属，有效性也不同，有效态重金属的含量与植物吸收利用率成正比。可交换态、碳酸盐结合态、氧化物结合态容易被植物吸收利用，是重金属的冇效?B；有机结合态和残渣态较稳定，不易被植物吸收利用［7］。生物炭作为新型的土壤改良剂，能使重金属从有效态向有机结合态和残渣态转化［8］,对土壤的重金属污染修复有重要的

5、意义。3生物炭对土壤中重金属形态的影响影响土壤中重金属形态的主要土壤性状有pH值、有机质含量、阳离子交换量和氧化还原电位值等［9］。生物炭加入重金属污染的土壤中，不仅可以直接吸附锁定土壤中的重金属离子，还可以通过影响土壤理化性质，从而改变重金属在土壤中的赋存形态以及含量。3.1牛物炭对土壤pH值的影响pH值是土壤的重要理化性质，会影响重金属的水解平衡，使重金属的形态在可交换态和碳酸盐结合态之间互相转化［10］o一般随着pH值升高,将促进土壤胶体对重金属的吸附，并形成金属碳酸盐和氢氧化物沉淀，土壤重金属的有效性下降。

6、相反，土壤对重金属的吸附随pH值降低而减弱,土壤pH值由中性向酸性条件转化时，有效态重金属的含量随之增加，移动性变大［11］。生物炭含有一定量的灰分，其中含有以氧化物或碳酸盐形式存在的矿物质元素，溶于水后呈碱性［12］,添加生物炭后，重金属污染土壤pll值一般会较对照升高。王鹤发现生物炭不仅可以通过简单吸附来降低有效态铅含量，还能通过提高pH值和有机质含量来促进有效态铅向其他形态转化，从而降低土壤中铅的生物有效性［13］o高瑞丽等在铅、镉复合污染土壤屮施用生物炭培养30d后发现添加生物炭处理的pH值比未添加生物炭处

7、理的升高了0.31〜1.05,降低铅、镉的生物冇效性，促进铅、镉向更稳定的形态转化［14］。郭素华等在铅污染土壤屮加入玉米秸秆生物炭后，土壤pH值升高了0.43-1.32,当生物炭添加量为1%〜5%之间时，施用量越多，铅生物有效性越低；添加量为5%时，铅生物可利用态降低22・21%［15］。丁文川等向铅和镉污染土中添加生物炭后，土壤pH值较对照上升了0.35-0.86单位值，土壤中重金属的酸可提取态含量下降，残渣态含量上升，且热解温度越高的生物炭对铅的修复效果越好，因为热解温度影响了牛物炭化学组成结构，改变了重金属

8、的吸附机理，从而对牛物炭土壤重金属稳定效果产生显著的影响［16］。因此，土壤pH值的调节在土壤重金属修复过程中起着非常关键的作用。3.2生物炭对土壤有机质的影响土壤有机质也是影响重金属生物有效性的重要因素，有机质与重金属离子之间可产生静电吸附、络合作用[17],影响重金属的可移动性。有机质与重金属离子形成配位络合物，降低其移动性和生物有效性。比起土壤中的其它