生物炭鈍化土壤中重金屬的效果比較研究

金俊偉 黃曉慧

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué)法政學(xué)院，浙江 臨安 311300）

生物炭鈍化土壤中重金屬的效果比較研究

金俊偉1黃曉慧2

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué)法政學(xué)院，浙江 臨安 311300）

研究不同生物質(zhì)原料通過熱解得到的生物炭對土壤中重金屬鈍化的效果，結(jié)果表明，來源于不同生物質(zhì)原料的生物炭對土壤中重金屬鈍化的效果各不相同，歸因于他們各不相同的理化性質(zhì)，包括灰分含量、表面官能團數(shù)量、比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)等。

生物炭；重金屬；土壤；理化性質(zhì)

近年來，由于我國金屬礦山的大量開采以及化工企業(yè)三廢的不合理排放，導(dǎo)致周邊土壤中重金屬含量顯著上升，這直接威脅到環(huán)境安全及人體健康。因此，急需修復(fù)受重金屬污染的土壤。生物炭因其生物質(zhì)資源豐富，材料來源廣泛，有機碳含量高，較活性炭對污染物有更好的吸附效果，被廣泛運用到土壤的污染修復(fù)中［1］。

1 生物炭對土壤重金屬鈍化效果的比較分析

1.1 來源于污泥的生物炭

來源于馬德里區(qū)域的污水處理廠的污泥，在500℃下熱解而得污泥生物炭，其pH值、陽離子交換量（cmol/kg）及Cu、Ni重金屬的含量（mg/kg）值分別為9.54、2.36、222、35［2］。通過向土壤加入污泥生物炭，土壤中重金屬Cu的有效態(tài)含量與對照相比，從85.18 mg/kg顯著降低到了43.55 mg/kg，Ni的有效態(tài)濃度從31.04大幅地降低到了0.63。

1.2 來源于甘蔗秸稈的生物炭

來源于坎皮納斯農(nóng)業(yè)協(xié)會試驗田的甘蔗秸稈，在700℃下熱解得到甘蔗秸稈生物炭。其pH值、灰分含量（%）和陽離子交換量（mmol/kg）的值分別為10.2、13.4和14.3［3］。通過向土壤加入甘蔗秸稈生物炭，土壤中重金屬Cd的濃度與對照相比從2.7降低到了2.2，而土壤中重金屬Pb和Zn與對照相比也分別從15.7 mg/kg降至8.2 mg/kg和從31.7 mg/kg降至26.4 mg/kg。

2 生物炭對土壤重金屬鈍化效果的原因分析

2.1 生物炭對土壤理化性質(zhì)的影響

通過向土壤中加入生物炭，其pH值基本上都顯著上升，因為生物炭含有一定的礦物質(zhì)成分，其進入土壤后能與土壤中的H離子結(jié)合，使得土壤的pH值升高。同時，生物炭中有機質(zhì)含量很高，施入土壤后能顯著提升土壤有機質(zhì)含量，增加土壤肥力。此外，生物質(zhì)通過熱解能顯著提升其比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，被施入土壤后能顯著改善土壤的保水性能和微生物的活性。

2.2 生物炭對土壤重金屬濃度和形態(tài)的影響

通過向土壤加入生物炭，土壤pH值被提高，導(dǎo)致土壤中重金屬的有效態(tài)濃度顯著降低，還原態(tài)和殘渣態(tài)濃度明顯增加；生物炭有豐富的比表面積和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，當(dāng)生物炭被施入土壤后，其能夠為重金屬的吸附提供更多的吸附點位，從而使重金屬的有效態(tài)含量降低。此外，生物炭中還含有一定的無機礦物質(zhì)成分，這些無機礦物質(zhì)組分能夠與土壤中的重金屬發(fā)生沉淀和絡(luò)合反應(yīng)，從而使大量的重金屬有效態(tài)向殘渣態(tài)轉(zhuǎn)變，達(dá)到土壤修復(fù)的效果。

3 結(jié)論

研究分析了不同來源的生物質(zhì)通過熱解得到的生物炭的理化性質(zhì)，以及將生物質(zhì)施于土壤后對土壤重金屬的鈍化效果研究。結(jié)果表明，不同來源的生物質(zhì)炭對土壤中重金屬的鈍化效果各不相同，主要歸因于各生物炭的理化性質(zhì)的不同，如pH值、灰分含量、比表面積及有機質(zhì)含量等，從而在施入土壤后改變土壤的理化性質(zhì)，進而改變了土壤中重金屬的鈍化效果。

［1］Beesley L，Marmiroli M.通過生物炭鈍化和保留可溶性砷、鎘和鋅［J］.環(huán)境污染，2011（2）：474-480.

［2］A Mendez，A Gomez.污泥生物炭施用在地中海性土壤中對其植物中重金屬可利用性研究［J］.光化層，2012（89）：1354-1359.

［3］AP Puga，CAAbreu.生物炭施用于污染土壤以降低鋅、鉛和鎘的可利用性和植物吸收［J］.環(huán)境管理期刊，2015（159）：86-93.

X53

A

1674-7909（2016）18-83-1

金俊偉（1991-），男，碩士在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)資源利用；黃曉慧（1990-），女，碩士在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)科技組織與服務(wù)。