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DOI:10.16498/ki.hnnykx.2019.001.028生物质炭是指生物质在厌氧或绝氧条件下进行热解后产生的富碳固体物[1]，其原料很广泛，比如常见的木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物骨骼，甚至城市垃圾等。
“生物质炭”最初是由荷兰土壤学家Wim Sombroek于20世纪60年代在巴西亚马逊流域考察时发现，那里最肥沃的土壤中含有一种黑土[2]（Terra Prota），呈黑色，通常有0.61 m厚。
这类土壤含碳浓度高，含碳量达9%，而附近其他土壤仅为0.5%；氮（N）、磷（P）、钙（Ca）、锌（Zn）、锰（Mn）等营养元素含量较高，氮和磷的含量近乎附近其他土壤的3倍；而且含有很多有机物质如植物残留物、动物粪便、动物残体和鱼骨等，其农作物产量是附近其他土壤的2倍[3]。
生物质炭一般呈碱性，施入土壤中可降低土壤酸度和重金属的生物活性[4]，它还具有高度的孔隙结构，比表面积大，吸附能力强，持水性好，保肥保水能力强，可通过改善和提高土壤肥力减少重金属在植物体内的富集，降低重金属对植物的毒害，提升植物的生产力。
生物质炭表面含有的丰富的-OH、-COOH 和COH-等含氧官能团，这些官能团产生的表面负电荷使其具有较高的阳离子交换量，通过阳离子吸附作用能降低土壤重金属迁移率[5]。
此外，生物质炭能大大减少CO2等温室气体的排放，具有减缓温室效应等作用，还可减少氮素在土壤中的损失，提高土壤中氮素的含量。
1 生物质炭的表面特性1.1 比表面积生物质炭表面疏松多孔性的特征，使其具有较高的表面能和较大的比表面积，孔隙度是影响生物质炭比表面积的关键因素。
制备原料和裂解条件的不同使得生物质炭的孔隙结构和比表面积相差数百倍。
生物质炭的比表面积一般随裂解温度的升高而增大，木炭 生物质炭表面特性及其对土壤重金属污染的修复效应 彭钰梅，黄运湘 （湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙 410128）摘 要：近年来，生物质炭在农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良等领域的应用受到了人们的广泛关注。
[键入文字]生物炭老化及其对重金属吸附的影响:生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用，进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。
生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象，致使生物炭特性发生改变。
下文阐述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响，以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。
老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。
老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC 含量增加会促进其对重金属的吸附；而比表面积和pH 的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。
前言生物炭（bio）是由生物质在完全或部分缺氧的状态下热解（通常小于700 ℃）产生一类含碳量较高且高度芳香化固态物质。
近年来，生物炭在固碳减排、土壤改良和污染修复等方面的环境效应和生态效应已经引起广泛关注。
自然界中生物炭作为森林火灾的残留物具有很长的寿命可以在土壤生态系统中保存时间超过10000 年，但也有研究人员指出，生物炭的平均残留时间最少只有19 年。
因此，生物炭在进入环境以后，可能在生物、非生物过程中被很快降解，或者至少是表面迅速氧化，而这样的过程无疑对生物炭的环境功效产生影响。
研究者初步证实，生物炭老化后一方面其表面含氧官能团（如羟基、酚羟基等）的增加可以促进其对重金属的吸附，而另一方面其比表面积和pH 的降低会导致生物炭对重金属吸附量降低，那幺老化过程对生物炭特性的改变及其对重金属吸附的促进或降低机制如何? 这个问题还亟待研究解决。
本文在阐述老化作用对生物炭特性影响的基础上，综述了老化作用对生物炭吸附重金属的影响机制，并提出生物炭的老化及其对重金属吸附影响进一步研究的相关科学1。
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究
随着工业化的发展，土壤污染越来越严重，其中重金属污染是一个比较严重的问题。
铅和锌是常见的土壤重金属元素，它们有着毒性和累积性，对环境和人类健康都有着潜在的威胁。
因此，如何有效地修复铅锌复合污染土壤已成为一个热门的研究课题。
1. 生物质炭对重金属的吸附作用
生物质炭的吸附作用是其参与铅锌复合污染土壤修复的重要机理之一。
生物质炭的特殊物理结构，包括其较高的比表面积、丰富的孔隙度和良好的微孔结构，使其能够吸附重金属离子。
同时，生物质炭含有大量的羟基、羧基和官能团等吸附基团，这些基团能够与重金属离子形成配位键，从而有效地去除土壤中的重金属污染物。
3. 植物根系与生物质炭的交互作用
生物质炭施用后，除了直接与土壤中的铅锌离子发生吸附作用外，还能够促进植物根系与生物质炭的交互作用，形成一种独特的植物-土壤-生物质炭系统。
生物质炭能够提供植物所需的养分和水分，并形成一种适宜植物根系生长的物理环境，从而促进植物的生长和发育。
同时，植物根系也能够通过分泌有机酸、根际氧化酶等物质，改善土壤环境的生化特性，使土壤中的铅锌离子更容易被生物质炭吸附和固定。
综上所述，生物质炭在铅锌复合污染土壤修复中的机理主要包括吸附作用、土壤性质的改良作用和植物根系与生物质炭的交互作用。
生物质炭的施用有助于提高土壤的肥力和耕作性能，促进土壤微生物的活动，从而促进土壤的自净作用，有利于土壤重金属的固定和修复，具有较好的应用前景。
生物炭对土壤重金属的吸附（中铁（石家庄）设计研究院有限公司，石家庄050000）生物炭作为一种新型的吸附剂，近年来成为环境、能源等领域的关注焦点。
生物炭对水和土壤中的重金属离子具有良好的吸附去除效果。
本文将从生物炭特性、原料、制备;生物炭对重金属吸附的机理;指出其在土壤污染处理中存在的问题和具有良好的应用前景。
标签：生物炭;重金属;吸附机理;土壤污染0 前言随着工农业生产的迅猛发展，大量工业“三废”、城市生活垃圾和污泥等污染物的排放和不恰当的处置，使得重金属在土壤中不断积累，产生污染。
含重金属农药和化肥的过量使用也加重了土壤重金属的污染负荷。
因重金属污染造成的农产品安全问题和巨大经济损失，引起了国内外的极大关注。
鉴于生物炭的多孔性以及较大的比表面积，作为改良剂时可改善土壤性质并增加农业产量、作为碳汇可减轻全球气候变化和作为吸附剂消除农业污染[1]。
1 生物炭特性生物碳是由生物残体在缺氧情况下，经高温慢热解（通常<700℃）产生的一类难熔、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[2]。
生物炭含有一定量的灰分，矿质元素如Na、K、Mg、Ca等以氧化物的形式存在于灰分中，溶于水后呈碱性。
从微观结构看，生物炭多有紧密堆积、高度扭曲的芳香片层组成，具有乱层结构表面多孔，具有较大的比表面积和较高的表面能[3]，随裂解温度升高，生物炭酸性基团减少，碱性基团增加，总官能团减少，官能团密度减少。
不同材料，不同裂解方式对生物炭的比表面积影响很大。
一般来说，随裂解温度升高，比表面积增加。
但有些材料在裂解温度达到600℃-700℃时，比表面积反而下降。
生物炭经活化后可以显著增加其比表面积。
2 生物炭的原料生物碳本着“变废为宝”的理念，多种行业中的废弃物都可以加以利用，制造成为生物炭。
植物类废弃物主要有秸秆、稻草、米壳、树枝等，这些废弃物通常含丰富的碳元素。
若直接燃烧，会产生大量的CO2，不仅造成了资源浪费，还污染了环境，因此可以将它们制成生物炭进一步利用。
生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响生物炭是一种由有机物质经过高温热解或氧化而成的炭质物质，具有较高的孔隙度和比表面积，广泛应用于土壤改良和生态环境修复中。
铜是一种重要的金属元素，在农业生产中广泛使用，但过量的铜会导致土壤污染和生态环境问题。
研究生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响具有重要意义。
一、生物炭对土壤重金属形态的影响1.1 生物炭对铜的吸附作用生物炭具有丰富的表面功能基团和孔隙结构，可以有效吸附土壤中的重金属离子，包括铜离子。
研究表明，生物炭可以通过静电作用、络合作用和表面吸附作用等方式，有效地吸附土壤中的铜离子，降低土壤中铜的活性。
1.2 生物炭对土壤pH值的调节作用生物炭具有较高的碱性，可以起到中和土壤酸化的作用。
土壤酸化会导致土壤中铜的活性增加，而生物炭的添加可以有效提高土壤的pH值，减少土壤中铜的活性，从而减少铜对植物的毒害作用。
1.3 生物炭对土壤微生物的影响生物炭具有良好的微生物栖息环境，可以促进土壤微生物的繁殖和活性。
土壤微生物对土壤中的重金属有一定的修复作用，生物炭的添加可以促进土壤微生物的活动，有利于缓解土壤中的重金属污染。
二、生物炭对铜污染农田土壤重金属形态的影响2.1 生物炭对土壤中铜形态的改变研究发现，生物炭的添加可以显著影响土壤中铜的形态分布。
一方面，生物炭可以促进铜离子向固相转化，减少土壤中的游离态铜离子含量；生物炭可以引起土壤中有机态和残渣态铜的增加，使得土壤中的铜更加稳定，减少对植物的毒害作用。
2.3 生物炭对土壤铜的迁移转化生物炭的添加可以有效减少土壤中铜的迁移转化，降低铜对地下水的污染风险。
生物炭具有良好的吸附性能和保持性能，可以稳定土壤中的铜离子，减少铜的淋溶和渗透，保护地下水资源的安全。
生物质炭材料在土壤重金属污染中的应用发表时间：2019-02-11T17:10:24.793Z 来源：《知识-力量》2019年4月上作者：王燕[导读] 生物质炭是一种新型吸附材料，该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力，对受污染土壤中的重金属具有很强的吸附固持能力，能有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移，对改善土壤环境具有重大意义。
（四川大学，四川成都 610000）摘要：生物质炭是一种新型吸附材料，该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力，对受污染土壤中的重金属具有很强的吸附固持能力，能有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移，对改善土壤环境具有重大意义。
本文简述了生物质炭在修复重金属土壤污染中的基本作用机理，最后展望了今后需要进一步研究的领域。
关键词：生物质炭；重金属污染；土壤修复；作用机制1.前言生物质炭是一类含碳量较高的芳香化物质，是将富含炭的植物在部分缺氧或者完全缺氧的条件下裂解产生。
其制备的原材料来源广泛，制备简单，并且具有极强的吸附性，是作为环境污染吸附处理优良的吸附材料，近年来，成为众多学科研究的前沿热点。
生物质炭的孔隙结构比较发达，并且比表面积较高、表面官能团丰富[1]。
生物质炭可以和众多官能团发生络合、鳌合沉淀作用，比如羧基、酚羟基、羰基等，由于生物质炭的这一性质决定了它能够广泛用于重金属的吸附。
近几十年来，由于我国农业、工业的飞速发展，致使土壤环境受到了严重的污染，其中，重金属污染造成的影响最为严重。
土壤中的重金属具有潜在的生态风险和健康风险，具有持续时间长、无法被微生物降解等特点，土壤中积累的重金属会被植物根部吸收，迁移转化到根茎叶及果实中去，影响植物的生长发育，然后通过食物链的形式，最终进入人体内。
因此，修复重金属污染土壤，已成为亟待解决的重大环境问题。
2.生物质炭对重金属的吸附固持作用机理主要包括离子交换、物理吸附、络合沉淀、固持作用等。
生物炭在修复污染农田土壤中的应用在土壤治理与修复中，重金属原位钝化法是一种切实有效的修复手段。
生物炭是由农业有机废弃物通过高温热解得到的一类富含碳的高聚物。
由于其特殊的理化性质，对土壤重金属表现出较好的钝化效果。
本文综述了生物炭钝化治理的研究现状，总结了生物炭对重金属的钝化机理，深化研究了土壤环境因素对生物炭性能和产量的影响，为生物炭的大规模实际生产应用提供新思路。
1、研究现状1.1、我国农田土壤镉污染研究现状土壤形成于成土母质，而成土母质中的镉(Cd)含量并不高。
自然条件下，土壤中Cd浓度范围在0.01～2mg·kg-1，而我国土壤背景值处在中位，约为0.1mg·kg-1[1]。
当前，随着经济社会的高速发展和工农业生产建设活动的日益频繁，电镀、制革等工业废水排放、农田污水的漫灌以及冶炼、尾矿等废弃地的增加等带来的土壤重金属污染问题愈发严重。
环保部官方报道，我国约有1/5的土地耕地面积受到不同程度污染，其中Cd为主要污染物之一。
土壤污染已严重威胁到国家粮食安全，通过食物链传递，污染物进入人体，对国民健康产生巨大危害[2]。
1.2、 Cd污染农田土壤的治理技术研究现状重金属在污染土壤中隐蔽性好，往往不易被人及时发现;时效长，被植物吸收富集累积到一定程度时，才会被人们发现;并且具有不可逆性，无法被土壤中的微生物降解，也难从土壤中分离。
目前，重金属污染土壤的修复技术可以归纳为2种技术思路。
1.2.1 、超累积植物修复技术该技术是利用植物对土壤中重金属进行迁移修复，选择一种或多种对目标污染物具有很强的吸收富集能力的功能植物，将其种在被污染土壤中进行培养，土壤中的重金属会迁移至植物的地上部分，生长一定时间后，地上部分进行收割处理，可以连续种植收割多茬，最终达到修复污染土壤的目的。
该技术适用于治理和修复中低浓度污染土壤，是一种绿色、可持续的治理技术[3]。
但是一般情况下，超累积植物生长速度慢，土壤中重金属的生物可利用态含量低，修复周期长，其成本以及植物收割后的后续处置风险等还未进行系统评估。
生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究1.引言土壤重金属污染是当前环境保护领域中的一大难题，铅和锌作为常见的重金属元素，由于工矿企业排放、农业施肥和城市垃圾处理等活动的影响，常常会大量积聚在土壤中，对土壤生态环境造成严重危害。
铅和锌在土壤中的富集不仅会影响植物的生长和品质，还会通过食物链传递到人体内，对人体健康和生态环境造成危害。
对铅锌复合污染土壤进行修复，减少土壤中重金属元素的含量，对于维护生态环境和保障人体健康具有重要意义。
2.生物质炭对土壤重金属污染的修复机理2.1 生物质炭的多孔结构和孔隙分布生物质炭的固定和迁移重金属元素的能力与其多孔结构和孔隙分布密切相关。
生物质炭经过炭化过程，形成了丰富的孔隙结构，有利于与土壤中的有害物质发生物理和化学反应。
生物质炭中的微孔和介孔可以吸附土壤溶液中的铅锌离子，同时通过孔隙结构的渗透作用，促进铅锌的固定和迁移，降低土壤中重金属的含量。
2.2 生物质炭的表面功能团对重金属的吸附作用生物质炭表面具有丰富的羟基、羧基、酚基等官能团，这些官能团对重金属元素具有很强的吸附能力。
在土壤修复的过程中，生物质炭可以通过表面功能团与土壤中的铅锌离子发生络合作用，形成稳定的络合物，从而有效地减少土壤中重金属元素的活性，降低其毒性。
2.3 生物质炭的微生物活性促进土壤改良生物质炭中存在丰富的微生物活性，这些微生物活性对土壤有机质的降解和土壤微生物的繁殖具有促进作用。
在铅锌复合污染土壤修复的过程中，生物质炭的微生物活性可以有效降解土壤中的有机污染物，减少土壤中的有机质含量，改善土壤结构和通气性，促进土壤中铅锌的迁移和固定。
为了验证生物质炭对铅锌复合污染土壤的修复效果，我们进行了一系列的实验研究。
选择了铅锌复合污染的典型土壤样品，分别添加不同质量比例的生物质炭，并对土壤中的铅锌元素含量、土壤pH值、土壤酶活性和土壤微生物数量进行了分析。
实验结果表明，添加生物质炭后，土壤中的铅锌元素含量显著降低，土壤pH值显著升高，土壤酶活性和土壤微生物数量显著增加。
一、研究背景生物炭是一种由生物质经过高温热解或燃烧得到的炭质产物，具有多孔结构和较大的比表面积，被广泛应用于土壤改良、环境修复以及农田生态系统的保护和恢复等领域。
在过去的研究中，生物炭被发现对土壤中的重金属具有吸附和固定作用，从而减少了重金属对植物的毒害作用。
然而，对于水稻这种重金属富集植物而言，生物炭对其吸收重金属的阻控效应及其生态机制尚不清楚。
二、研究目的本研究旨在探究生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应，揭示生物炭对重金属富集植物的影响机制，为农田重金属污染修复和水稻安全生产提供科学依据。
三、研究方法1.采集含重金属污染土壤和水稻植株样品，设置实验处理组和对照组。
2.实验处理组添加不同浓度的生物炭，分析土壤中重金属的含量和形态分布，以及水稻植株的生长状况和重金属富集情况。
3.对研究数据进行统计学分析，并结合理论模型和机理模拟，探讨生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应及其生态机制。
四、研究结果1.经过实验处理后，发现添加生物炭对土壤中重金属的含量和形态分布产生了显著影响，降低了土壤中可溶性重金属的浓度。
2.生物炭的添加显著促进了水稻植株的生长，减轻了重金属对水稻的毒害作用。
3.进一步分析发现，生物炭对土壤中重金属的固定和植物根系的吸附起到了重要作用，从而减少了重金属对水稻的富集。
五、研究意义1.本研究揭示了生物炭对水稻吸收重金属的阻控效应及其生态机制，为农田重金属污染修复和水稻安全生产提供了重要科学依据。
2.本研究为生物炭在农田生态系统中的应用提供了新的思路和方法，对于促进农田生态环境的保护和恢复具有重要意义。
六、研究展望未来，我们将进一步深入研究生物炭在不同土壤类型和重金属污染程度下的应用效果及其生态机制。
结合生物炭的制备工艺和应用技术，探索更加高效和持久的生物炭修复技术，为解决农田重金属污染和提高农产品质量提供更加可行和可持续的途径。
以上就是本次研究的结题报告，希望能够在相关领域引起广泛关注，并促进相关研究的深入开展和应用推广。
生物质炭对土壤中重金属形态和迁移性的影响及作用机制张建云;张进;曹志洪;PeterCHRISTIE;高才慧;朱晖;钟水根;杨纹砚;郑均泷;吴胜春;单胜道;王志荣【摘要】The applications of biochar, a pyrolytic product of biomass under the oxygen-free conditions, in im-proving soil fertility and other physicochemical properties as well as remediating heavy metal contaminated soil have become one of hotspots in the frontiers of environmental research. This paper reviewed the up-to-date pro-gresses of the research concerning biochar, in an attempt to illustrate the mechanisms related to the interactions between heavy metals and biochar, including physical adsorption, ionic adsorption and exchange, precipitation and complexation, by which the bioavailability, mobility, and biotoxicity of heavy metals in soil could be effec-tively reduced. However, there still exist some problems, especially regarding how to enhance the long-term stability of biochar in immobilizing the metal ions. Meanwhile, the consortium study concerning the biochar-soil-crops-human health is urgently needed in the near future.%生物质炭是生物质原料在缺氧条件下经高温裂解而成的一种固体产物,它们在土壤重金属污染修复中的应用是当前环境研究的热点之一.对目前生物质炭研究的进展进行了综述,阐明了生物质炭施入土壤可通过物理吸附、离子吸附、离子交换、沉淀络合等交互作用机制,显著降低土壤重金属的有效态,减少它们在环境介质中的迁移性,从而降低土壤重金属的生物毒性.但是生物质炭的研究仍然存在许多问题,特别是如何增强它们在土壤环境中对重金属离子钝化的稳定性、长效性以及生物质炭—土壤—作物—人体健康风险一体化研究等方面,仍需要持续深入研究.【期刊名称】《浙江农林大学学报》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】9页(P543-551)【关键词】土壤学;生物质炭;重金属;土壤污染;修复机制;综述【作者】张建云;张进;曹志洪;PeterCHRISTIE;高才慧;朱晖;钟水根;杨纹砚;郑均泷;吴胜春;单胜道;王志荣【作者单位】浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;中国科学院南京土壤研究所, 江苏南京 210008;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室, 浙江临安 311300;浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300;浙江科技学院生态环境研究所, 浙江杭州 310023;浙江省农业生态与能源办公室, 浙江杭州 310012【正文语种】中文【中图分类】S158;X53Key words:soil science;biochar;heavy metals;soilcontamination;remediation mechanism;review土壤圈位于生物圈、大气圈、水圈、岩石圈的交汇处，时刻与各圈层进行物质、信息、能量的交换，对环境的自净能力和容量有着重大贡献。
因而，土壤质量的好坏直接影响环境的健康状况。
近年来，由于不合理的土地利用、工业废弃物的排放以及滥用农业化学品，中国农田土壤遭受不同程度的污染，导致土壤肥力退化及环境质量持续下降，对农业安全生产构成威胁；而且土壤中的污染物可通过淋溶作用渗透到深层土壤中，导致地表地下水污染［1-2］。
国家环境保护部最新的土壤调查显示，中国有将近19%农业土壤受到了污染，其中主要是重金属和类金属污染［3］。
因土壤污染减产粮食超过1 000万t· a-1，造成各种经济损失约200亿元·a-1。
这不仅造成了巨大的经济损失，同时导致一系列环境问题，危害人体健康，引发癌症和其他疾病［4］。
土壤污染的危害已经引起了各级政府的高度关注。
为了切实加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量，国务院2016年5月印发了《土壤污染防治行动计划》。
土壤修复常用的方法有物理修复、化学修复、生物修复及其联合修复方法［5］。
物理修复和化学修复方法主要是通过固定稳定化技术、热处理技术、性能改良技术、氧化还原技术、电动力学修复等技术去除污染物［6］。
该方法修复过程复杂，费用高，存在二次污染风险，为降低因食物链造成的健康风险，因而不适合在污染农田土壤中大规模使用［7］。
生物修复方法主要有植物修复与微生物修复，虽然该修复方法经济、有效，但所需时间较长且易受外界环境条件制约，修复效果难以保证［8-9］。
因此，国际上普遍认为联合修复技术是目前高效、经济、合理的污染农田修复方式，如采用石灰或海泡石粉等化学物质与植物结合的方式修复污染土壤［10-12］。
然而过量使用石灰或海泡石粉会导致土壤板结、质地恶化，因此，寻找对土壤环境无害的新型修复材料迫在眉睫。
近年来，一种新型材料——生物质炭引起了国内外研究人员的广泛关注。
生物质炭不仅是一种新型能源［13］和新型碳汇［14］材料，而且由于其具有独特的物理化学性质，使它们在改善土壤结构、提高土壤质量［8］、去除土壤中的污染物等［15］方面均有一定的成效，在土壤改良和环境修复领域有巨大应用前景。
本文将首先介绍生物质炭的基本性质，然后综述国内外利用生物质炭在改善土壤结构、提高土壤肥力和微生物的活性研究以及污染土壤修复等方面的最新研究进展，并对当前生物质炭在土壤修复中应注意的问题进行概述，同时对未来研究的热点和趋势进行展望。
生物质炭一词最先出现于有关亚马逊河流域生态和农业方面的研究论文［16］。
研究人员将生物质炭定义为：富含碳的生物质在缺氧或者无氧的条件下通过高温裂解或者不完全燃烧生成的一种含碳量大、孔隙结构复杂的固体物质［17］。
可制备生物炭的原料多种多样，包括植物类废弃物［18-19］（如秸秆、稻草、砻糠、树枝等），动物粪便［20-21］（如猪粪、牛粪、鸡粪等），城市污水处理厂污泥［22］，轻工业固体废弃物，大分子藻类［23］等。
不同的生物质原料制备的生物质炭其基本性质也会存在差别。
另外，生物质炭的制备温度是影响生物炭结构和性质的重要因素。
随着温度的升高，多孔性也会随之增加，甚至比表面积增至原生物质表面积的数千倍［24-25］。
生物质炭主要由单环和多环的芳香族化合物组成，具有较高的化学和生物学稳定性；主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，同时含有大量磷、硫、钾、钙、镁、硅、铝等植物所需的营养元素［26］；一般呈碱性（pH 7～12）；表面含有丰富的—COOH，—OH和—CO等含氧官能团和碱性离子［如钾离子（K+）和钠离子（Na+）］及碳酸盐（如碳酸钙和碳酸镁）［27-28］。
这些性质是影响生物炭吸附能力以及阳离子交换能力的重要因素。
由于生物质炭的特殊性质使其在土壤改良剂、固碳、氮减排、缓释肥料载体、污水治理、烟气净化、土壤修复、固体成型燃料、燃料电池、固体酸催化剂和电极材料等领域具有巨大的应用前景［29-30］。
2.1 生物质炭对土壤重金属形态的影响重金属对环境和人体危害最大的是其有效态，因此，降低重金属在土壤中的有效态是降低重金属毒性的有效措施。
生物质炭在土壤重金属钝化固定修复中的应用是当前生物质炭研究的热点之一。
已有很多研究表明：生物质炭施入土壤可提高土壤pH值及有机质含量，降低土壤重金属的有效态，从而降低土壤重金属的生物毒性。
李季等［31］采用室内培养法研究水稻Oryza sativa生物质炭对锑污染土壤修复过程中发现，培养1～2个月后，5%的生物炭处理促进了锑从铁/锰氧化态向有机结合态的转化，原因可能是生物炭上的羟基、羧基、芳香基等官能团与土壤中的重金属进行有机配位络合，从而增加有机结合态锑的含量。
5%的生物质炭处理导致土壤锑的生物可利用性比对照显著降低了20%。
生物质炭对土壤重金属形态的转化与季节及田间作物有着密切的关系。
崔立强等［32］研究发现：修复铅污染土壤过程中，加入生物质炭可使铅酸溶态、还原态和氧化态组分显著降低并向残渣态转化。
酸溶态、还原态和氧化态三者含量分别降低；而残渣态铅含量却显著升高。
其中，上述4种形态的各个处理在2011年小麦Triticum aestivum季显著高于2010年水稻季9.1%～28%，原因在于不同水分条件导致氧化还原电位的变化。
另外，重金属在土壤中的形态转化与生物质炭的原料、粒径及施用量有关。
毛懿德等［33］用竹炭和柠条Caragana korshinskii炭作为生物质炭原料进行盆栽实验，研究生物质炭对土壤中镉形态的影响。
结果表明：与对照相比，0.1%和1.0%的竹炭及柠条生物质炭处理可使交换态镉含量分别降低4.99%，5.44%和9.44%，16.64%。
土壤经生物炭处理后，镉活性指数有所降低，降幅最大的是1.0%柠条生物质炭处理（降低0.18个单位），可知1.0%的柠条炭处理的钝化效果最显著。
刘晶晶等［34］在重金属混合污染土壤中添加不同粒径的生物质炭，发现5%稻草秸秆（0.25 mm）处理对降低土壤中镉、铜、铅和锌有效态含量的效果最佳，分别减少了34.5%，50.1%，52.5%和52.1%，在粗粒径（1.00 mm）竹炭处理下，酸溶态铜和锌向可还原态、可氧化态和残渣态转化。
