土壤污染修復(fù)中生物質(zhì)炭的應(yīng)用研究

閆海英

（河南省煤田地質(zhì)局一隊 河南鄭州 451150）

引言

土壤污染是經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須面對的問題，而在污染的土壤當(dāng)中使用生物質(zhì)炭進(jìn)行修復(fù)處理，不僅能保證修復(fù)效果，而且還能使各領(lǐng)域廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化，減少其它高價值原料的應(yīng)用。

1 生物質(zhì)炭性質(zhì)

所謂生物質(zhì)炭，實(shí)際上就是由含有碳的某種生物質(zhì)在少氧環(huán)境下經(jīng)裂解，或不完全燃燒后生成的物質(zhì)。生物質(zhì)炭常用生產(chǎn)原材料包括：農(nóng)業(yè)廢料，林加工副產(chǎn)物，食品加工廢棄物與城市污泥。將這些原材料制成生物質(zhì)炭，除了能實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，還能減少環(huán)境污染。

生物質(zhì)炭由單、多環(huán)芳香化合物構(gòu)成，生物學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定性均很強(qiáng)；組成元素包括碳、氫、氧、氮，還有其它植物中含有的營養(yǎng)元素，如鈣、鎂、鉀、硫等，通常為堿性，pH值在5-12范圍內(nèi)；孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且比表面積很大，能提供很強(qiáng)的吸附力；結(jié)構(gòu)表面有多種類型的含氧官能團(tuán)，能提高陽離子實(shí)際交換量[1]。

生物質(zhì)炭的許多性質(zhì)都與活性炭相似，但成本及原材料卻有著較大的差別。其中，活性炭適用于污水深度處理和制藥等對精度有較高要求的行業(yè)，而土壤修復(fù)中如果使用活性炭，則顯得不夠經(jīng)濟(jì)，生物質(zhì)炭的出現(xiàn)填補(bǔ)這一方面的不足。

2 土壤污染修復(fù)中的生物質(zhì)炭具體應(yīng)用分析

2.1 污染去除機(jī)理

（1）生物質(zhì)炭具有一定堿性，且為典型的多孔結(jié)構(gòu)，能保持空氣及水分，可為微生物大量聚集創(chuàng)造良好條件。在土壤當(dāng)中適量加入生物質(zhì)炭，能激發(fā)微生物活性，增強(qiáng)對污染物進(jìn)行的代謝。

（2）因生物質(zhì)炭為多孔結(jié)構(gòu)，并且比表面積較大，所以可形成具有特殊功能的載體，為微生物對土壤的修復(fù)提供輔助。

（3）生物質(zhì)炭本身具有吸附力，能將土壤中的污染物吸附至自身周圍，降低污染物濃度，并使污染物降解及遷移規(guī)律發(fā)生變化。

（4）生物質(zhì)炭含有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以固定大分子顆粒，同時還具有強(qiáng)極性，能對污染物產(chǎn)生較強(qiáng)的親和力，以去除污染物。

2.2 石油烴類污染修復(fù)

常出現(xiàn)于加油站和石油加工場地等，采用生物質(zhì)炭，能加快污染物降解。Bushnaf等按照20g/kg的用量向石油烴類污染土壤中添加生物質(zhì)炭，雖然生物質(zhì)炭的添加使污染物被吸附量明顯增加，但分支、支鏈和環(huán)狀烷烴等的降解速度明顯加快，使整體降解速度提高，和添加生物質(zhì)炭相比，降解速度明顯增加。此外，生物質(zhì)炭憑借其比表面積，能為特殊微生物提供穩(wěn)定載體，使這些特殊微生物更好的發(fā)揮作用。

2.3 農(nóng)藥類污染修復(fù)

農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有大范圍應(yīng)用，在保證產(chǎn)量的同時也造成了一定程度的環(huán)境污染。其中，土壤直接受到農(nóng)藥的污染。生物質(zhì)炭針對土壤的農(nóng)藥污染問題，集中于把生物質(zhì)炭視作農(nóng)藥產(chǎn)品緩釋載體。向農(nóng)田土壤添加生物質(zhì)炭，能改變農(nóng)藥污染物降解及轉(zhuǎn)化規(guī)律。相關(guān)研究表明，向農(nóng)田土壤中按照10-100t/hm2的用量添加生物質(zhì)炭，能對西瑪津分布及生物利用性產(chǎn)生直接影響，表現(xiàn)為生物質(zhì)炭可以強(qiáng)烈吸附西瑪津，減少地表徑流。生物質(zhì)炭不同用量對農(nóng)藥污染物修復(fù)有不同作用效果，比如：當(dāng)用量為20、40g/kg時，它能對異丙隆進(jìn)行有效吸附；而當(dāng)用量減少到1g/kg時，將失去對異丙隆的吸附能力。

2.4 多環(huán)芳烴污染修復(fù)

對多環(huán)芳烴而言，它最大的特點(diǎn)在于具有持久性。這種化合物經(jīng)常處在土壤顆粒以上，不容易發(fā)生變化。而一旦被生物體吸收，則會產(chǎn)生放大與富集，造成嚴(yán)重的危害。向這種土壤中加入生物質(zhì)炭能使污染物不斷向生物質(zhì)炭中轉(zhuǎn)移，以達(dá)到降低污染物濃度的作用。此外，生物質(zhì)炭還能用于城市污泥有效改良，研究表明，它能作為一種調(diào)理劑抑制多環(huán)芳烴等污染物的擴(kuò)散遷移，解決在農(nóng)用領(lǐng)域使用污泥產(chǎn)生的污染。

3 生物質(zhì)炭修復(fù)土壤污染的經(jīng)濟(jì)性

生物質(zhì)炭的核心意義在于“變廢為寶”，即生物質(zhì)炭加工原料主要采用其它產(chǎn)業(yè)的廢料，這就從原料上極大的降低了經(jīng)濟(jì)成本，而且它即使在正常土壤中應(yīng)用，也能在不造成任何影響的前提下提高土壤肥力，這方面的作用已在美國、德國等實(shí)驗(yàn)中取得良好成果，特別適用于土壤貧瘠的地區(qū)。因此，對于生物質(zhì)炭，無論是生產(chǎn)制備還是使用效果，其具有的經(jīng)濟(jì)性都是毋庸置疑的，它也是土壤修復(fù)領(lǐng)域主要發(fā)展趨勢，已達(dá)成國際共識。

結(jié)語

綜上所述，在污染的土壤中加入生物質(zhì)炭，能對污染物進(jìn)行有效吸附，同時與微生物積極配合，能加快污染物自身降解，也可以緩釋劑的形式抑制降解，以發(fā)揮出穩(wěn)定長效的作用，真正減少土壤當(dāng)中的有害污染物。