改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展

环境修复网讯:摘要：土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集，严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得，来源广泛的吸附材料，可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和比表面积和孔径分析仪在生物炭改性过程中的作用及分析方法。客观分析了改性生物炭的制备方式及对土壤重金属污染修复的机制及效果，并讨论生物炭及改性生物炭对重金属常见的吸附机理以及表面吸附、静电作用、离子交换和共沉淀的特征和条件。大量的研究结果表明，生物炭对降低土壤中重金属的有效态含量具有显著效果，且经过酸碱、氧化还原、吸附剂复合等方式改性后吸附性能更加高效和稳定。生物炭改性是为了提高生物炭的安全性、高效性、重复使用性和环境友好性，同时加强生物炭的重金属修复性能。因此，功能型生物炭的研制及拓展改性生物炭的应用是生物炭改性的进一步深入研究方向。

图表摘要

图1 生物炭的制备及改性

图2 改性生物炭吸附Co2+前后FTIR扫描对比图

图3 生物炭、赤泥和赤泥改性生物炭材料的SEM-EDX图

图4 改性生物炭吸附磷前后XPS全区域扫描谱图和Fe 2p在改性生物炭吸附磷前后的XPS谱图

图5 生物炭对重金属污染吸附机理模拟

表1 生物炭改性及功能效应

结 语

生物炭来源于农林生产废弃物，不仅环保安全，解决了废弃物循环使用，提高资源利用率，而且对土壤肥力改良，重金属污染修复等（改善土壤团聚结构、保持土壤养分、滋养土壤微生物、固化土壤污染物）发挥重要的作用。目前，由于成本高，技术成熟度不高，生物炭或改性生物炭难以广泛应用于农业生产中。同时，生物炭在污染物（重金属）修复方面的持久力、固持效率、功能改性对环境的次生影响及修复效果评价体系仍有待深入研究：一是继续深入研究生物炭对不同土壤类型重金属的钝化效果，并结合功能改性研究，选择合适的生物炭原料和改性剂，获得低成本、高效率的改性方法是生物炭改性研究的重点；二是继续深入研究和探讨改性生物炭对土壤复合型重金属污染的修复机理和效果；三是研究生物炭及改性炭原位土壤修复对土壤环境的影响，即施加生物炭或改性生物炭的最终去向问题、土壤养分截留问题、土壤菌种活性影响问题等，并建立不同种类重金属修复效果评估，长期的环境风险评价体系也将成为今后的研究重点。