生物炭老化對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)研究進(jìn)展

黃曉雅，李蓮芳*，朱昌雄

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

土壤是人類賴以生存和現(xiàn)代生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)資源。近幾十年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的加速發(fā)展，不同類型的污染物進(jìn)入土壤并累積，造成了不同程度的土壤污染，其中重金屬污染問(wèn)題尤為突出[1]。華南、西南、中南以及東北老工業(yè)基地等區(qū)域都受到了不同程度的重金屬污染，其中尤以鎘、砷等重金屬污染問(wèn)題最為嚴(yán)重[2]，由此帶來(lái)的食品安全及人體健康風(fēng)險(xiǎn)成為社會(huì)的重大問(wèn)題。土壤重金屬污染修復(fù)刻不容緩。與其他修復(fù)技術(shù)相比，土壤鈍化修復(fù)具有良好的應(yīng)用前景，性能良好的鈍化材料研發(fā)是該技術(shù)的核心內(nèi)容。生物炭作為成本低、環(huán)境友好、穩(wěn)定性強(qiáng)、修復(fù)效果明顯的鈍化材料[3]，其在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用已被國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[4]。然而生物炭進(jìn)入土壤后，不僅可對(duì)土壤中某些重金屬產(chǎn)生一定的鈍化作用，而且會(huì)隨著土壤環(huán)境的變化而發(fā)生一系列老化過(guò)程，導(dǎo)致生物炭固定重金屬的穩(wěn)定性及時(shí)效性隨之發(fā)生變化。

1 生物炭（改性）對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)

1.1 生物炭

生物炭是由工農(nóng)林業(yè)廢棄物在缺氧或無(wú)氧條件下熱解（通常＜700 ℃）產(chǎn)生的一類含碳量較高且高度芳香化的固態(tài)物質(zhì)[5]，其制備原料來(lái)源十分廣泛，農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、動(dòng)物殘?bào)w、城市生活垃圾以及工業(yè)有機(jī)廢棄物均可以制備成生物炭。我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源產(chǎn)生量已達(dá)8.55 億t[6-7]，并呈逐年增加趨勢(shì)。由于秸稈焚燒帶來(lái)空氣污染等問(wèn)題，當(dāng)前我國(guó)對(duì)農(nóng)作物秸稈的使用方式除飼料化、肥料化處理外，將其大量制備成生物炭應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，正成為節(jié)能減排、資源化利用及綠色發(fā)展的重要途徑。已有大量研究表明，生物炭具有比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、含氧官能團(tuán)豐富、理化性質(zhì)穩(wěn)定、抗氧化能力強(qiáng)等特點(diǎn)[8-9]，其對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)已受到持續(xù)關(guān)注。

1.2 改性生物炭

雖然生物炭對(duì)于大多數(shù)重金屬的吸附固定起到了良好的效果，但越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，生物炭對(duì)重金屬的吸附固定能力尚十分有限，尤其是對(duì)于一些陰離子型污染物（如砷）的固定存在一些局限性[14]，使其達(dá)不到預(yù)期的鈍化修復(fù)效果。針對(duì)上述技術(shù)瓶頸，很多研究者利用改性（表面修飾）手段使生物炭構(gòu)筑良好孔道結(jié)構(gòu)、增加結(jié)合位點(diǎn)、恢復(fù)表面有效官能團(tuán)類型及數(shù)量、為特定重金屬提供有效結(jié)合位點(diǎn)等[9]，從而提升生物炭對(duì)重金屬的吸附容量及鈍化重金屬污染土壤的效果。其技術(shù)手段主要涉及酸堿改性、氧化改性、微波改性、金屬氧化物改性等多種方式[15]。

有研究表明，酸堿改性會(huì)使生物炭開(kāi)放更多閉塞孔道，增大比表面積，從而增加結(jié)合位點(diǎn)，提升重金屬的吸附效能。氧化改性主要采用KMnO4、H2O2等，通過(guò)增加含氧、含錳等官能團(tuán)，進(jìn)而增加生物炭表面的重金屬結(jié)合位點(diǎn)[9]。金屬氧化物改性的生物炭表面可形成金屬氫氧化物，增加生物炭的正電點(diǎn)位數(shù)量，從而提升其對(duì)Cr（Ⅵ）、As 等主要以陰離子存在于土壤環(huán)境中的重金屬離子的吸附固定性能[16]。據(jù)報(bào)道，經(jīng)鹽酸超聲改性后的生物炭降低酸溶性Cd的比例是未改性的2～3 倍[17]；經(jīng)NaOH 改性的山核桃木生物炭對(duì)重金屬的吸附能力提高2.6～5.8倍[18]；根據(jù)梁婷等[19]的研究結(jié)果，經(jīng)鈰錳氧化物改性后的生物炭相比于未改性的生物炭，其吸附容量提升了104倍，將其應(yīng)用于砷污染農(nóng)田可使土壤中的As轉(zhuǎn)化為活性較低的形態(tài)，對(duì)土壤有效砷的鈍化率可超過(guò)90%，使As的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大大降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)砷污染土壤的修復(fù)。由此看來(lái)，改性生物炭對(duì)提高土壤中重金屬的鈍化效果顯著。

2 生物炭老化作用對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)

在土壤水分、空氣、微生物和植物根系等作用下，生物炭物理化學(xué)性質(zhì)及材料特性發(fā)生變化的過(guò)程稱為生物炭老化，研究表明生物炭進(jìn)入土壤環(huán)境后發(fā)生一系列的老化，涉及自然老化、物理老化、化學(xué)老化、生物老化等過(guò)程[20]。

生物炭（改性）對(duì)重金屬的固定能力及效應(yīng)不僅會(huì)因制備原料、裂解溫度、環(huán)境條件及農(nóng)藝措施等因素存在差異[21]，其固定的重金屬還可能會(huì)隨著時(shí)間的變化又重新釋放出來(lái)，使生物炭的鈍化功效發(fā)生改變。經(jīng)物理、化學(xué)、生物和自然老化等不同老化過(guò)程后，生物炭對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)影響規(guī)律表現(xiàn)不一。老化作為影響生物炭鈍化效應(yīng)的重要過(guò)程，也是生物炭作為鈍化劑是否成功修復(fù)重金屬污染土壤的關(guān)鍵。因此，明確生物炭老化過(guò)程對(duì)土壤重金屬固定效應(yīng)的影響，是對(duì)生物炭施用安全性和環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)的客觀需要[22]，也可為生物炭修復(fù)重金屬污染土壤的長(zhǎng)期應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2.1 物理老化效應(yīng)

物理老化是指生物炭受環(huán)境中物理因素影響其性質(zhì)發(fā)生變化的過(guò)程，如雨滴或風(fēng)力的侵蝕可以減少某類生物炭的尺寸，而冷凍膨脹則會(huì)使生物炭表面出現(xiàn)裂縫[23-25]。常見(jiàn)的物理老化過(guò)程有凍融循環(huán)、高溫老化和干濕交替三種。據(jù)報(bào)道，水稻秸稈生物炭進(jìn)行凍融循環(huán)和高溫老化處理后對(duì)Cd（Ⅱ）的固定能力均有提高[26]；與之相反，將奶牛糞便和鋸末生物炭經(jīng)過(guò)干濕循環(huán)和凍融循環(huán)老化處理后施入土壤中卻降低了對(duì)Cd 的固定能力[27]。另外，劉艷等[28]采用氧化劑-干濕-凍融交替循環(huán)的方法對(duì)玉米秸稈生物炭進(jìn)行老化，發(fā)現(xiàn)這種物理老化過(guò)程顯著降低了土壤重金屬（Pb、Cu、Cd）有效態(tài)含量，增強(qiáng)了生物炭固定土壤重金屬的性能，且用量越大效果越好。

2.2 化學(xué)老化效應(yīng)

化學(xué)老化是指生物炭在環(huán)境中會(huì)參與各種氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致表面性質(zhì)發(fā)生改變[29]。關(guān)于生物炭化學(xué)老化方面的研究，一般是通過(guò)添加氧化劑來(lái)模擬生物炭在環(huán)境中的老化過(guò)程，化學(xué)氧化劑能夠劇烈地氧化生物炭，使其表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并且產(chǎn)生含氧官能團(tuán)。常用的化學(xué)氧化劑包括H2O2、硝酸、硫酸、空氣等。研究表明，將花生殼生物炭和空心蓮子草生物炭進(jìn)行HNO3/H2SO4（體積比1∶3）老化處理，發(fā)現(xiàn)花生殼老化生物炭對(duì)土壤活性酸和潛在酸含量的降低效果減弱，加重了土壤的酸化，甚至還增加了Al3+的含量，加劇了土壤鋁毒作用，而空心蓮子草老化后因孔結(jié)構(gòu)遭破壞和羧基官能團(tuán)減少，其對(duì)土壤Pb 的鈍化效應(yīng)減弱[30-31]。FRI?TáK 等[32]的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)H2O2老化的生物炭對(duì)Cd具有更好的固定能力，而對(duì)Cu的固定能力下降，通過(guò)Box-Behnken Design（BBD）對(duì)化學(xué)老化條件及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，發(fā)現(xiàn)H2O2濃度是影響老化過(guò)程最重要的變量?？梢?jiàn)，不同的化學(xué)老化條件可導(dǎo)致生物炭特性及固定土壤重金屬的能力發(fā)生變化。

2.3 生物老化效應(yīng)

生物老化指在生物因素（如微生物、土壤動(dòng)物等）影響下，生物炭當(dāng)作基質(zhì)實(shí)現(xiàn)生物自身的同化/呼吸等各種生命活動(dòng)，導(dǎo)致生物炭的特性發(fā)生改變的過(guò)程[29]。生物老化生物炭的制備過(guò)程主要是將富集培養(yǎng)的微生物或土壤微生物提取液和一定的營(yíng)養(yǎng)液加入到生物炭中，根據(jù)需要培養(yǎng)一定時(shí)間，得到微生物礦化的樣品[20]。直至當(dāng)前，對(duì)于生物老化后的生物炭影響土壤重金屬的鈍化效應(yīng)機(jī)理的研究還不多見(jiàn)。已有研究結(jié)果表明，經(jīng)生物老化后的生物炭CEC 增加[33]，這可間接影響土壤中重金屬的活性。另有報(bào)道稱，生物炭發(fā)生生物老化后不僅能夠促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)還促進(jìn)了不穩(wěn)定性碳的分解[34]。這些研究均表明生物炭的生物老化過(guò)程可對(duì)土壤肥力及土壤中重金屬污染物的行為產(chǎn)生重要影響。

2.4 自然老化效應(yīng)

生物炭老化過(guò)程極其復(fù)雜，在自然環(huán)境中受物理、化學(xué)及生物等因素的聯(lián)合影響發(fā)生自然老化過(guò)程。生物炭自然老化的研究一般會(huì)通過(guò)短期的土壤培養(yǎng)或田間試驗(yàn)來(lái)模擬其在自然環(huán)境中的老化。如HE等[35]的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)2年的土培試驗(yàn)后，土壤中的弱酸提取態(tài)Pb、Cu 含量明顯降低，不穩(wěn)定的Zn、Cd、As 則增加。另外，椰殼、橙渣和污水污泥生物炭在受Cu 污染土壤中培養(yǎng)2 年后，可利用態(tài)Cu 含量的降幅均遠(yuǎn)高于短期（一周）施用，且污水污泥生物炭施用效果最佳[36]。另有研究報(bào)道藤條和樹(shù)皮衍生生物炭在整個(gè)自然老化過(guò)程中可提取態(tài)重金屬含量均明顯下降，說(shuō)明生物炭修復(fù)重金屬污染土壤在一定時(shí)間范圍內(nèi)仍可保持穩(wěn)定性[37]。

由表1可知，4條擬合曲線的相關(guān)性系數(shù)>0.98，1條擬合曲線相關(guān)性系數(shù)>0.80。由此，可以看出Van-Genuchten模型參數(shù)的擬合度滿足要求，因而可以用該模型中參數(shù)的含義來(lái)解釋土壤水分特征曲線變化規(guī)律。

由此可見(jiàn)，生物炭不同老化方法均可對(duì)其固定重金屬的效應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響，而生物炭老化后對(duì)重金屬表現(xiàn)出的不同固定能力，主要?dú)w因于其在老化過(guò)程中結(jié)構(gòu)、表面基團(tuán)及化學(xué)組成等特性的改變。關(guān)于不同老化方法導(dǎo)致生物炭結(jié)構(gòu)/性質(zhì)的改變及其對(duì)重金屬的固定/吸附效果的影響，已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道（表1）。

表1 老化生物炭的特性變化與固定重金屬的效果Table 1 Characteristic changes of aging biochar and the effect of fixing heavy metals

3 生物炭老化產(chǎn)物特性及其對(duì)重金屬的固定機(jī)制

生物炭在土壤中的老化經(jīng)歷了自表面到內(nèi)部逐漸氧化的過(guò)程[41-42]，在老化的過(guò)程中生物炭表面特性、材料組成、pH 值、官能團(tuán)以及吸附容量等特性不斷變化，從而導(dǎo)致相應(yīng)的固定機(jī)制存在差異。生物炭施入土壤后首先在其表面開(kāi)始發(fā)生老化，在老化過(guò)程中，一方面是生物炭的顆粒直徑逐漸變小、表面變粗糙、微孔結(jié)構(gòu)被破壞等，隨著老化時(shí)間的增加生物炭?jī)?nèi)部也開(kāi)始被氧化，主要表現(xiàn)為含氧官能團(tuán)的增加[42-44]；另一方面，因制備生物炭的原料種類、熱解溫度以及老化方式的不同，生物炭老化后結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變也會(huì)有所區(qū)別。而生物炭本身特性的變化尤其是老化過(guò)程帶來(lái)其對(duì)重金屬吸附解吸特性及固定機(jī)制的變化，直接影響其固定土壤重金屬的穩(wěn)定性和時(shí)效性。

在各種不同老化方式影響下，生物炭的表面形貌、結(jié)構(gòu)特性及礦物組成均發(fā)生各自不同的變化，根據(jù)DONG 等[45]的研究結(jié)果，在自然老化過(guò)程的影響下，蘑菇生物炭材料表面變光滑，比表面積和總孔體積增加，同時(shí)其孔阻塞隨著時(shí)間的流逝被沖走，有助于將不穩(wěn)定的有機(jī)碳或碳酸鹽溶解，導(dǎo)致生物炭的表面形貌、結(jié)構(gòu)及組成發(fā)生變化；而ZHAO 等[46]比較了新鮮樹(shù)皮制成的生物炭與森林火災(zāi)氧化的樹(shù)皮制備的生物炭材料特性差異，發(fā)現(xiàn)后者的比表面積、可溶性堿陽(yáng)離子、離子交換量、揮發(fā)性物質(zhì)、可溶性有機(jī)碳和可交換堿陽(yáng)離子含量下降明顯，但其pH 值、O/C 和

H/C均升高。另?yè)?jù)BEIYUAN等[47]的研究，高溫制備的生物炭老化后因去除了含O、H 官能團(tuán)而具有更高的pH 值。與之相反，鋸末和奶牛糞便生物炭老化后pH值降低，奶牛糞便生物炭因原始pH 值較高有利于CO2的吸附，更易導(dǎo)致低分子量有機(jī)酸的生成，其老化過(guò)程中pH 值下降趨勢(shì)更為明顯[27]。據(jù)報(bào)道，經(jīng)凍融循環(huán)的物理老化后，牦牛生物炭的pH 值和Zeta電位均明顯降低，這意味著其表面酸性官能團(tuán)增加，Zeta 電位降低表示生物炭粒子之間的靜電斥力減弱[23]。此外，經(jīng)化學(xué)氧化的花生殼生物炭和水稻秸稈生物炭表面變粗糙、微孔結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，還引入了羥基、羧基等含氧官能團(tuán)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)老化過(guò)程中H2O2相對(duì)于HNO3氧化更為緩慢[48-49]。在生物老化過(guò)程的研究方面，ZIMMERMAN 等[40]將幾種不同原料制備的生物炭在接種或未接種微生物條件下進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)檢測(cè)其CO2的釋放量，發(fā)現(xiàn)未接種微生物培養(yǎng)的生物炭，其碳釋放量顯著降低，為接種微生物培養(yǎng)情況下的50%～90%。因而，在不同的老化方式下，生物炭表面結(jié)構(gòu)特性、礦物組成及官能團(tuán)均發(fā)生了一系列變化，而這些特性的改變對(duì)老化生物炭固定重金屬的時(shí)效性、穩(wěn)定性及其土壤環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)產(chǎn)生影響。

一般說(shuō)來(lái)，無(wú)論是生物炭還是老化生物炭，其固定土壤重金屬的機(jī)制主要表現(xiàn)為吸附、離子交換、氧化還原、絡(luò)合/沉淀作用以及陽(yáng)離子-π作用，但生物炭或老化生物炭對(duì)土壤重金屬的修復(fù)并非單一機(jī)制，往往是一種或幾種機(jī)制主導(dǎo)，多種機(jī)制協(xié)同進(jìn)行[50]。馮彥房等[51]對(duì)載鑭生物炭吸附As（Ⅴ）的研究發(fā)現(xiàn)，吸附過(guò)程的初始階段可能同時(shí)存在靜電作用和離子交換，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行離子交換成為其主要機(jī)制。另有研究者開(kāi)展了玉米秸稈生物炭對(duì)重金屬的固定效果研究，發(fā)現(xiàn)老化的生物炭對(duì)重金屬的固定效果更優(yōu)，這是因?yàn)槔匣蟮纳锾亢豕倌軋F(tuán)種類、數(shù)量增加，促進(jìn)了與重金屬配位體的結(jié)合，同時(shí)在老化過(guò)程中其表面形成的負(fù)電荷通過(guò)靜電相互作用控制重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化，從而降低了土壤中重金屬的有效性[28]。陳昱等[26]的研究顯示，在高溫和凍融兩種老化作用下，生物炭老化產(chǎn)物對(duì)重金屬的吸附作用明顯增強(qiáng)，這主要是由于老化作用使生物炭表面破碎，暴露更多吸附位點(diǎn)，且老化產(chǎn)物的含氧官能團(tuán)增加，導(dǎo)致老化生物炭與重金屬的絡(luò)合/離子交換作用增強(qiáng)。而熱解溫度也是決定生物炭（改性）對(duì)Cd（Ⅱ）固定的關(guān)鍵因素，低溫條件制備的生物炭對(duì)Cd（Ⅱ）的固定機(jī)制以表面絡(luò)合和離子交換為主，高溫條件下則因碳酸鹽礦物的沉淀和經(jīng)水洗老化造成灰分降低從而導(dǎo)致其與Cd（Ⅱ）絡(luò)合作用減弱[39]。此外，對(duì)As（Ⅴ）與As（Ⅲ）含氧陰離子型類重金屬而言，雖難與生物炭上的負(fù)電荷發(fā)生吸附作用，但可通過(guò)改變其氧化還原能力使As（Ⅴ）與As（Ⅲ）的賦存形態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生沉淀或降低生物毒性[52]。與此類似，污泥生物炭固定Cr（Ⅵ）的主要機(jī)制是在酸性條件下將Cr（Ⅵ）直接或間接還原為Cr（Ⅲ），還原后的Cr（Ⅲ）主要以Cr（OH）3沉淀或FexCr（1-x）OH3共沉淀的形式存在，但其老化后表面負(fù)電荷增多，靜電排斥作用增強(qiáng)[38]，導(dǎo)致生物炭老化產(chǎn)物對(duì)Cr（Ⅵ）的固定效率下降。

目前，對(duì)于生物炭及其老化機(jī)制的研究處于起步階段，且主要聚焦在老化后固定效果的研究，對(duì)固定機(jī)制的研究尚不充分。隨著研究的不斷深入，尤其在同步輻射技術(shù)、XPS、SEM-EDS 等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的推動(dòng)下，相應(yīng)的生物炭及其老化過(guò)程對(duì)重金屬固定的機(jī)制會(huì)越來(lái)越明晰。

4 影響生物炭及其老化產(chǎn)物固定重金屬的環(huán)境因素

已有大量的研究證實(shí)，土壤中重金屬的有效性受環(huán)境因素的重要影響，包括土壤pH 值、母質(zhì)類型、溫度、水分及農(nóng)藝措施等[53]，任何影響土壤重金屬活性的因素，均會(huì)影響生物炭及其老化產(chǎn)物固定土壤重金屬的效應(yīng)。首先，土壤pH 值是決定土壤重金屬有效性的重要因素，H+濃度過(guò)高時(shí)易與重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)生物炭的吸附位點(diǎn)，而H+的濃度降低為生物炭吸附重金屬提供更多的活性位點(diǎn)。但以陰離子基團(tuán)存在的重金屬則不同，pH 值減小會(huì)增加生物炭對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附[54]，而pH 值升高可能會(huì)促進(jìn)砷的解吸[55]。其次，土壤母質(zhì)類型也是主要影響因素之一。有研究表明，鈰錳改性生物炭對(duì)As的鈍化效果在不同類型土壤中由高至低排序?yàn)樽仙粒军S壤＞紅壤[19]。與此相似，溫度和水分作為重要的環(huán)境因子，對(duì)土壤重金屬的環(huán)境行為及生物有效性具有至關(guān)重要的影響。如高溫對(duì)Cd 的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配具有促進(jìn)作用[56]。而水分的增加會(huì)提高黑麥草根部對(duì)Pb 的富集[57]。此外，施肥等農(nóng)藝措施也是影響鈍化技術(shù)發(fā)揮作用的重要因素。據(jù)報(bào)道，生物炭與葉面硅肥配施能顯著降低土壤和水稻籽粒Cd含量，且效果優(yōu)于生物炭單施[58]。

由此看來(lái)，在實(shí)際重金屬污染土壤修復(fù)過(guò)程中，生物炭及改性生物炭對(duì)土壤重金屬的固定效應(yīng)不僅受多種老化過(guò)程的影響，還與環(huán)境因素及農(nóng)藝措施有關(guān)，如何在克服多種不利因素的影響下，進(jìn)行重金屬有效性的調(diào)控，使得生物炭（改性）固定土壤重金屬朝著更穩(wěn)定和長(zhǎng)效的方向發(fā)展，是利用其成功修復(fù)重金屬污染土壤的關(guān)鍵。

5 研究展望

生物炭（改性）對(duì)重金屬具有良好的吸附固定作用，可降低重金屬的生態(tài)毒性和植物可利用性，在修復(fù)重金屬污染土壤方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但土壤鈍化修復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，要想達(dá)到預(yù)期效果，所選用的修復(fù)材料需實(shí)現(xiàn)固定重金屬的長(zhǎng)效性及穩(wěn)定性，一方面使被固定的重金屬不再釋放到土壤中，另一方面，保持修復(fù)材料對(duì)重金屬的固定能力不下降。而生物炭的老化作用會(huì)對(duì)重金屬的固定能力及鈍化效應(yīng)產(chǎn)生影響，雖然目前取得了一些進(jìn)展，但尚存在諸多問(wèn)題有待深入研究：

（1）生物炭及其老化產(chǎn)物固定重金屬機(jī)制缺乏系統(tǒng)深入的研究，有關(guān)生物炭固定重金屬的長(zhǎng)效性評(píng)估方面較少涉及。

（2）已有的老化生物炭研究多集中在對(duì)某一種重金屬的吸附固定，較少有研究涉及多種重金屬共存時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)吸附對(duì)目標(biāo)重金屬吸附解吸的影響。

（3）國(guó)際上對(duì)改性生物炭老化過(guò)程影響重金屬固定效應(yīng)機(jī)理關(guān)注尚少。

（4）當(dāng)前有關(guān)生物炭的研究大多集中在單一生物炭對(duì)土壤重金屬的鈍化效果，對(duì)生物炭復(fù)合鈍化劑的研發(fā)與應(yīng)用方面的研究較少。

（5）生物炭及其改性生物炭鈍化土壤重金屬的輔助技術(shù)及成套應(yīng)用技術(shù)研發(fā)相當(dāng)缺乏。