生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污染土壤技术研究进展.pdf

生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污

染土壤技术研究进展

一、内容综述

生物炭是一种富含碳素的生物质在缺氧条件下经高温热解制备

的固态物质。具有良好的多孔性、比表面积和吸附性能。BNZVI是一

种新型的纳米材料，具有极高的活性和还原能力，可以有效降低土壤

中六价铬的浓度。将BNZVI负载到生物炭上，可以提高其在土壤中的

稳定性和生物利用率，从而更有效地修复六价铬污染土壤。

影响BNZVI修复六价铬污染土壤的因素较多，主要包括生物炭的

种类、含量、预处理方式以及Cr（VI）的浓度和毒性等。生物炭的

种类和含量对BNZVI的还原能力有显著影响；预处理方式可改变生物

炭的表面官能团，提高其吸附和还原性能；Cr（VI）的浓度和毒性会

影响BNZVI的还原效率，高浓度和毒性的Cr（VI）会降低BNZVI的

还原能力。

生物炭负载纳米零价铁修复六价铬污染土壤的过程中，微生物起

到了关键作用。一些具有Cr（VI）还原能力的微生物，如

Stenotrophomonas、Dechloromonas等，在BNZVI的诱导下可以降低

土壤中Cr（VI）的浓度。一些微生物还可以降解含有BNZVI的生物

炭，释放出具有还原能力的纳米零价铁，从而提高修复效果。通过调

控微生物群落结构和多样性，可进一步提高BNZVI修复六价铬污染土

壤的效果。

通过实验室搭建的小型模型和实际场地试验，生物炭负载纳米零

价铁修复六价铬污染土壤具有较好的效果。修复后的土壤中六价铬浓

度降至国家排放标准以下，同时提高了土壤肥力和微生物多样性。目

前关于BNZVI修复六价铬污染土壤的评价体系尚未完善，需要进一步

开展深入研究。

生物炭负载纳米零价铁修复六价铬污染土壤技术为重金属污染

土壤治理提供了新的思路和方法。未来研究方向包括优化BNZVI的制

备条件和工艺参数，深入挖掘其修复机理，以及开展实际场地应用研

究等。

1.重金属六价铬污染土壤的问题背景和严重性

随着工业化进程的不断加速，土壤重金属污染问题日益严重。六

价铬作为一种常见的重金属污染物，在环境中广泛存在，并对生态系

统造成极大危害。在农产品、土壤、水源等环境介质中，六价铬的存

在可导致植物生理障、土壤微生物失衡、人体健康风险增加等一系列

问题。针对六价铬污染土壤的治理已刻不容缓。

土壤环境背景：我国土壤环境质量受到工业生产、农业种植等多

种因素的影响，导致部分土壤中六价铬含量超标。据全国土壤普查数

据统计，我国耕地质量堪忧，部分地区土壤六价铬含量超标率较高。

生态系统危害：六价铬在环境中具有强氧化性，易对土壤中的生

物链、农作物、水体等产生不利影响。人体通过摄入含有六价铬的食

物和水，可能导致慢性中毒、致癌等多种健康问题。开展六价铬污染

土壤治理研究对保护生态系统和人类健康具有重要意义。

重金属六价铬污染土壤的问题已成为制约我国农业生产与环境

保护的重要问题之一。研究生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬

污染土壤技术显得尤为重要。

2.生物炭在环境修复领域的应用及前景

生物炭是一种由有机物质在缺氧条件下经热解炭化形成的一种

高度芳香化、富含碳素的固体废弃物。自20世纪末以来，生物炭因

其具有富集培养基、改良土壤结构、提高土壤肥力和生物有效性等众

多优点，已经在农业、生态修复和环境治理等领域得到了广泛的关注

和研究。

在环境修复领域，生物炭对重金属和有机污染物的吸附与固定作

用在降低污染物在环境中的迁移和转化具有重要意义。生物炭负载纳

米零价铁（nZVI）的研究为环境保护工作者提供了新的思路和工具，

在六价铬（Cr（vi））污染土壤修复方面展现出了巨大的潜力。

生物炭负载nZVI是通过将nZVI负载到生物炭上的一种复合材料，

以提高其性能和扩大其应用范围。有研究表明，生物炭负载nZVI对

Cr（vi）的去除具有良好的效果。nZVI作为一种活性还原剂，可以

与土壤中的Cr（vi）发生还原反应，将其转化为低毒性的Cr（iii）。

与此生物炭的高比表面积和多孔性等特点有