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生物炭钝化土壤中重金属的效果比较研究 1 2 金俊伟 黄晓慧 （1.浙江农林大学环境与资源学院，浙江 临安 311300 ；2.浙江农林大学法政学院，浙江 临安 311300） ［摘 要］ 研究不同生物质原料通过热解得到的生物炭对土壤中重金属钝化的效果，结果表明，来源于 不同生物质原料的生物炭对土壤中重金属钝化的效果各不相同，归因于他们各不相同的理化性质，包括灰分 含量、表面官能团数量、比表面积和孔隙结构等。 ［关键词］ 生物炭；重金属；土壤；理化性质 ［中图分类号］ X53 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-7909 （2016 ）18-83-1 近年来，由于我国金属矿山的大量开采以及化工 同时，生物炭中有机质含量很高，施入土壤后能显著提 企业三废的不合理排放，导致周边土壤中重金属含量 升土壤有机质含量，增加土壤肥力。此外，生物质通过 显著上升，这直接威胁到环境安全及人体健康。因此， 热解能显著提升其比表面积和孔隙结构，被施入土壤 急需修复受重金属污染的土壤。生物炭因其生物质资 后能显著改善土壤的保水性能和微生物的活性。 源丰富，材料来源广泛，有机碳含量高，较活性炭对污 2.2 生物炭对土壤重金属浓度和形态的影响 染物有更好的吸附效果，被广泛运用到土壤的污染修 通过向土壤加入生物炭，土壤pH 值被提高，导致 ［1］ 复中 。 土壤中重金属的有效态浓度显著降低，还原态和残渣 1 生物炭对土壤重金属钝化效果的比较分析 态浓度明显增加；生物炭有丰富的比表面积和发达的 1.1 来源于污泥的生物炭 孔隙结构，当生物炭被施入土壤后，其能够为重金属的 来源于马德里区域的污水处理厂的污泥，在500 ℃下 吸附提供更多的吸附点位，从而使重金属的有效态含 热解而得污泥生物炭，其pH 值、阳离子交换量（cmol/kg ） 量降低。此外，生物炭中还含有一定的无机矿物质成 及Cu、Ni 重金属的含量（mg/kg ）值分别为9.54、2.36、 分，这些无机矿物质组分能够与土壤中的重金属发生 222 、35［2 ］。通过向土壤加入污泥生物炭，土壤中重金属 沉淀和络合反应，从而使大量的重金属有效态向残渣 Cu 的有效态含量与对照相比，从85.18 mg/kg 显著降低 态转变，达到土壤修复的效果。 到了43.55 mg/kg ，Ni 的有效态浓度从31.04 大幅地降低 3 结论 到了0.63。 研究分析了不同来源的生物质通过热解得到的 1.2 来源于甘蔗秸秆的生物炭 生物炭的理化性质，以及将生物质施于土壤后对土 来源于坎皮纳斯农业协会试验田的甘蔗秸秆，在 壤重金属的钝化效果研究。结果表明，不同来源的 700 ℃下热解得到甘蔗秸秆生物炭。其pH 值、灰分含 生物质炭对土壤中重金属的钝化效果各不相同，主 量（% ）和阳离子交换量（mmol/kg ）的值分别为10.2 、 要归因于各生物炭的理化性质的不同，如pH 值、灰 13.4 和14.3［3 ］。通过向土壤加入甘蔗秸秆生物炭，土壤 分含量、比表面积及有机质含量等，从而在施入土壤 中重金属Cd 的浓度与对照相比从2.7 降低到了2.2 ，而 后改变土壤的理化性质，进而改变了土壤中重金属的 土壤中重金属Pb 和Zn 与对照相比也分别从15.7 mg/kg 钝化效果。 降至8.2 mg/kg 和从31.7 mg/kg 降至26.4 mg/kg 。 2 生物炭对土壤重金属钝化效果的原因分析 参考文献 2.1 生物炭对土壤理化性质的影响 ［1］Beesle