生物质炭对重金属土壤环境行为及影响机制研究进展.pdf

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1、环境科学导刊http://hjkxdk.yies.org.cn2017，36(2)CN53－1205/XISSN1673－9655生物质炭对重金属土壤环境行为及影响机制研究进展121赵青青，陈蕾伊，史静(1.云南农业大学资源与环境学院，云南昆明650201;2.云南省水文水资源局曲靖分局，云南曲靖655000)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

2、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。关键词:生物质炭;重金属土壤;环境行为;作用机制中图分类号:X13文献标志码:A文章编号:1673－9655(2017)02－0012－07DOI:10.13623/j.cnk

3、i.hkdk.2017.02.003随着工业化与城市化的快速发展，我国土壤等反应，使重金属形态向稳定态转变，从而降低土环境面临严重的重金属污染问题，主要包括Cr、壤重金属的迁移性和生物有效性，达到稳定重金属［1］Cd、Pb、Hg、As等重金属含量超标。这对我国目的。相关研究表明，生物质炭对铅、铜、锌等众［5］农业环境以及农业产业链造成重大影响。每年我国多重金属污染土壤具有良好的吸附效果，还可7［6］因土壤重金属污染问题导致粮食减产约1×10t，以作为土壤改良剂固定土壤重金属，添加生物7［2］重金属含量超标的粮食达1.2×10t。而重金属质炭后，可

4、以降低Pb、Cd的生物有效性，促进Pb［7］污染本身具有普遍性、表聚性、隐蔽性、不可降解和Cd向更加稳定的状态转化。和非逆转性等特征，长期积累可导致大气、水和土本文在前人研究的基础上综述了生物质炭的基本壤等环境进一步恶化，并引起农作物产量和品质下结构特性及其影响因素，主要阐述了生物质炭理化性降，通过物质循环，在人体内累积会导致各种疾及制备条件等差异对土壤重金属形态、迁移性及生物病，最终影响人类可持续发展。对重金属污染土壤有效性的影响，并对其作用机制进行深入探讨，最后的治理和防控非常重要。提出生物质炭在土壤重金属领域未来的研究方向。近年来，生物质炭

5、作为环境修复的改良剂被广1生物质炭基本结构及特性泛运用在农业、环境、能源等领域。其在修复土壤1.1元素构成重金属污染上颇具潜力，已成为近年来环境领域研生物质炭主要元素组成为C、H、O、N等，C究的新焦点。生物质炭是利用工农业或生活等废弃的质量分数最高，在各元素中占66.6%～87.9%，物，在缺氧或无氧的条件下，经过高温裂解而形成除这些元素外还有灰分元素，主要为K、Ca、Mg、［8－9］的一种具有巨大的比表面积、丰富的含氧官能团、Si等。由此可知，生物质炭富含稳定的C元素。［3－4］当限制供O时，生物质炭元素会随着炭化温度的升高度芳香和富含碳素的

6、多孔固体颗粒物质。其独特的理化性，可通过吸附、络合沉淀、离子交互高，引起C含量增加，H和O含量降低，灰分含量增加。已有研究者利用木屑和麦秆为原料经200、收稿日期:2016－10－08300、400和600℃热解制备生物质炭，研究证明了基金项目:国家自然科学基金(41301349);云南省应用基础［10］此变化规律。但其他研究者表明，在利用牛粪热研究计划项目(2013FB043)。作者简介:赵青青(1990－)，女，四川华蓥人，硕士研究解制备生物质炭中，牛粪生物质炭C含量随温度升生，研究方向:土壤重金属污染的防治与修复。［11］高而逐渐下降。由此

7、说明生物质炭元素组成不仅通信作者:史静(1980－)，女，山西临汾人，博士，副教授，主要从事土壤重金属污染防治方面的研究。与炭化温度有关，还与不同材料来源有关。—12—http://hjkxdk.yies.org.cn生物质炭对重金属土壤环境行为及其影响机制研究进展赵青青1.2pH维素分解不完全，如羧基、羰基等含氧官能团被保生物质炭一般呈碱性，且制备时裂解温度越高，留，导致生物质炭具有更高的氧炭比和较大的CEC。［12］其pH值越高。原因为其含有一定灰分元素，灰不同条件下生物质炭CEC含量不同，这与不同材料制［23］分含量越高，pH值越高，如Na

8、、K、Mg、Ca等矿质元备的生物质炭有关。如杨放等研究了9种材质制备素以氧化物或碳酸盐的形式存在于灰分中，溶解在的生物质炭，得到CEC值