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重金属污染环境修复技术研究及其应用一、引言重金属污染是当今环境中的一个重要问题。
长期以来，工业生产、人类活动和诸多环境因素导致了环境中重金属元素的积累，严重破坏了生态环境和人类健康。
因此，如何有效地修复重金属污染环境已经成为当今环保领域的一个热门话题。
本文旨在系统介绍一些当前常用的重金属污染环境修复技术及其应用。
二、重金属污染环境修复技术1. 原位修复技术原位修复技术是指在原处对受重金属污染的土壤和地下水进行修复。
该技术通常可分为化学修复、生物修复和物理修复三种类型。
（1）化学修复化学修复技术主要基于化学反应，通过改变污染地下水或土壤中的一些因素，进而使重金属元素得以迅速转移。
化学修复可分为一般化学法和高级氧化技术两种类型。
一般化学法指的是通过添加化学剂物质使土壤和地下水中的重金属元素发生化学反应，达到分离、转移和去除重金属元素的目的。
例如，加入酸性溶液，使重金属元素和胶体状残留物质反应从而实现去除。
但这种方法具有一定的副作用，如可能会形成二次污染；操作过程中还有一定的环境风险。
高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，AOPs）利用强氧化剂，如紫外线、臭氧 etc. 通过分解和矿化有机物，来降解重金属元素。
AOPs 优点是效果显著，操作简单，但其成本比较高；并会造成间接的环境污染。
（2）生物修复生物修复技术利用微生物生长和代谢功能，降解、铲除或稳定重金属元素，使其达到修复效果。
生物修复技术具有环境友好、效果也比较确定等特点，能以某种程度上采用对环境侵害较小的方式降低重金属元素的污染程度。
生物沉积具有较好的吸附效果，从而实现重金属元素的去除。
同时，利用一些生物还原反应和微生物作用，生物修复可以还原重金属元素产生的盐酸和硫酸根离子等，从而达到减少污染物质的目的。
（3）物理修复物理修复是利用物理手段进行修复的一种方法，主要包括原位热解、电场增渗等一些方法。
例如，采用是否超声波等方法，可以在重金属微生物的作用下降解重金属元素。
植物对重金属污染的响应机制植物是地球上最重要的生物组成部分之一，扮演着维持生态平衡和环境稳定的重要角色。
然而，随着现代工业的发展，大量的重金属污染问题对植物和生态系统造成了严重的威胁。
重金属如镉、铬、汞、铅等常常以工业废水、农药和化肥等形式进入土壤和水体，进而影响到植物生长发育。
为了应对重金属污染问题，植物逐渐发展了一系列的响应机制，以适应或减轻重金属的毒害效应。
一、重金属的吸收和转运植物通过根系吸收土壤中的水分和养分，同样也吸收了土壤中的重金属。
植物根系使用离子通道和载体进行根吸收，这些通道和载体可以选择性地吸收或排除重金属。
吸收进入植物的重金属会随后被转运到不同的组织和器官，如根、茎和叶等。
重金属的转运是通过植物体内的多种铁、锌和钙离子通道和载体进行的。
这些通道和载体对于不同重金属的转运有一定的选择性，并且参与了维持植物内部重金属平衡的重要作用。
二、重金属胁迫下的毒害效应重金属具有毒性，严重影响植物的正常生长和发育。
重金属毒害主要通过以下途径体现：1. 损害细胞膜结构：重金属离子可以破坏植物细胞膜的结构和功能，导致细胞溶解和无法正常工作。
2. 干扰细胞代谢：重金属可以干扰植物体内的代谢过程，影响光合作用、呼吸作用和碳水化合物代谢等关键生理过程。
3. 损害生理机制：重金属可以抑制植物体内的酶活性，干扰植物的生理机制，如酶的合成和调节等。
4. 激发氧化应激：重金属可以引发氧化应激反应，产生大量的活性氧自由基，导致细胞内氧化应激损伤。
三、植物对重金属的耐受机制为了应对重金属污染带来的毒害效应，植物发展了一系列的耐受机制，以减轻重金属对植物的伤害。
以下是一些常见的植物耐受机制：1. 激活金属结合蛋白：植物通过合成金属结合蛋白，将重金属离子与这些蛋白结合形成复合物，减轻重金属的毒害效应。
2. 分泌有机酸和螯合剂：植物可以通过根系分泌有机酸和螯合剂，增加土壤中重金属的络合能力，从而降低重金属在根系和植物体内的毒性浓度。
重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制的研究进展随着工业和农业的发展，重金属污染已成为环境保护领域的一个热门话题。
这些重金属对土壤微生物和植物的成长发育产生严重的影响，使植物吸收水分和养分的能力下降，促使生物地球化学循环过程中发生异常。
因此，探究重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制，有助于深入了解生物地球化学循环过程，提高植物的生长质量，对于环境保护和农业发展有重要意义。
重金属的污染与土壤微生物群落和活性密切相关。
研究表明，重金属污染逐渐增加，会导致土壤微生物群落结构发生变化，微生物的生物量和活性下降，并且偏向于产生厌氧微生物。
此外，重金属还能与重要的生物化学反应底物结合，从而影响微生物的代谢过程。
重金属胁迫下，植物会受到生理生化代谢的影响。
除了影响光合作用和呼吸作用等细胞功能外，重金属也会影响植物食物链以上的生态系统的稳定性。
植物促生机制受到影响时，植物的生长速度会降低，抗病力下降，并导致次生物代谢的积累。
1.土壤微生物对植物的促生作用：微生物在土壤中扮演着调控土壤生态系统的重要角色。
它们可以分解有机物质，生成肥料、维持土质稳定性、氮、磷、钾等元素的转化循环。
此外，微生物还会分泌生长激素，如植物生长素、赤霉素等，直接或间接地对植物的生长产生促进作用。
2.重金属对植物生长的影响：重金属对植物的生长有明显的负面影响，可通过减少光合作用、呼吸和氮代谢的能力降低植物的生长速度和抗病力。
对于科学家来说，调解重金属污染对植物生长的影响，是关注的焦点。
3.微生物修复重金属污染的应用：微生物具有较好的修复能力，可以去除污染的有机化合物、汞、铅、镉等毒性金属。
近年来，通过启动微生物修复技术，可以在一定程度上改善重金属污染的土壤环境，此外还可以改善土壤生态系统的微生物群落结构，并保护植物生长环境，从而改善植物的生长与发展。
结论：在重金属胁迫下，微生物和植物之间的相互作用对于保护和改善环境具有重要意义。
在这个过程中，需要科学家研究和技术支持，以开发和运用更有效的土壤沉积物处理技术和微生物资源，更好地应对重金属污染带来的影响，实现生态系统的平衡和可持续发展。
重金属污染土壤修复生物炭对重金属污染土壤修复的研究1.土壤重金属污染现状重金属就是指比重大于5.0g/cm3的金属元素，主要包含锌（zn）、银（pb）、镉（cd）、铜（cu）、铬（cr）、镍（ni）、汞（hg）和科东俄金属砷（as）等。
近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的采矿和炼钢、城市垃圾的处置、污水烧概、农药和化肥的不合理杀灭、机动车尾气的排放量等人类活动引致大量重金属以各种相同的形式步入土壤，引发环境质量轻微转差。
由于重金属难于在生物物质循环和能量互换中水解，土壤重金属污染不仅遏制作物生长发育，催生作物早衰，减少产量，并且还可以通过食物链的天然、传达，危害人体身心健康。
尤为轻微的就是，有害重金属在土壤系统中所产生的污染过程具备隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有害污染物步入土壤，则极难清扫出。
随着土壤重金属污染不断激化，因土壤重金属污染导致的病原体事件频发，重金属污染土壤的复原问题逐渐引发了人们的高度关注，逐渐沦为土壤及环境领域的研究热点和难点。
目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。
比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如zn、cr、pb、cu等，在施入过程中一同被带入土矗进而在土壤中富集。
2.重金属污染土壤修复研究进展土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在土壤中的赋存形态有关。
而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。
根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属改良剂的一种，属生物炭）；生物复原即为利用生物体去同时实现土壤重金属的搬迁转变，比如说微生物复原、植物复原等。
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。
去除土壤中重金属的方法
去除土壤中重金属的方法有很多种，以下是一些常见的方法：
1. 植物修复：利用某些植物对重金属的吸收和富集能力，将重金属从土壤中转移到植物体内。
这种方法对环境友好，但可能需要较长的时间来达到显著的效果。
2. 微生物修复：利用微生物的代谢活动或生物转化作用，将重金属转化为较低毒性或更稳定的形式。
一些微生物还可以将重金属固定在土壤中，减少其迁移性。
3. 化学修复：使用化学药剂来沉淀、吸附或螯合重金属，使其变得不溶或不易迁移。
例如，利用石灰、磷酸盐等物质来降低重金属的溶解度。
4. 物理修复：包括土壤冲洗、挖掘和填埋等方法。
这些方法可以将受污染的土壤移除或隔离，以减少重金属对环境的影响。
5. 土壤改良：通过添加改良剂，如有机物质、沸石等，来改变土壤的理化性质，减少重金属的活性和迁移性。
6. 生物堆肥：将有机废物与受污染的土壤混合进行堆肥，利用微生物的作用降低重金属的毒性。
7. 农艺措施：合理的农艺管理，如合理施肥、轮作、休耕等，可以减少重金属在土壤中的积累。
第3卷第2期2021 年 2 月Vol. 3 No. 2Feb. 2021Environmental Ecology 环境生态学冻融作用对土壤重金属迁移转化及修复调控的研究进展罗仁杰，李发永*（塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆阿拉尔843300）摘要:对国内外在冻融作用对重金属的影响方面的研究成果进行了系统评述-通过介绍了冻融作用的基本概念，梳理了由冻融作用引起的土壤理化性质的变化从而导致重金属在土壤中吸附、解吸、赋存等方面的迁移转化机制,分析了冻融作用条件下不同土壤重金属修复技术的应用效果,并指出了当前研究存在的主要问题和研究空白-最后结合当前情况,展望了未来相 关研究领域的主要内容和重点发展方向-关键词:冻融作用;重金属;理化性质;土壤修复中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：2096-6830（2021）02-0062-07Effects of freezing-thawing on the migration , transformation and remediation of heavy metals in soil. LUO Ren-jie , LI Fa-yong *(College of Water Resources and Architectural Engineering , Tarim University, Alaer 843300, China). Environmental Ecology , 2021,3(2) ,62~68.Abstract : This paper systematically reviewed the domestic and foreign researches related to the effects of freezing and thawing on heavymetals , and further introduced the basic concepts of freezing and thawing , and analyzed the changes in soil physical and chemical properties caused by freezing and thawing, which leads to the migration and transformation of heavy metals in the soil, such asadsorption,desorption,occurrence. Moreover, this paper analyzed the current application of remedy technology on heavy metal under freezing and thawing conditions,and pointed out the main problems and research gaps in current research. Finally, combined with thecurrent situation,the main content and key development directions of related research fields in the future were prospected.Key words : Freezing and thawing ；heavy metals ； physical and chemical properties ； soil remediation土壤是人类赖以生存的自然条件之一,是我国 重要的自然资源和生态保护对象［1］-近年来，我国在经济发展方面取得了辉煌的成就,但由于在产业发展和布局方面存在缺陷，以及矿山开采、金属冶炼、化工等工矿“三废”的排放，对土壤造成了严重的破坏［2］- 2014发布的《全国土壤污染状况调查公报》［3］中显示，我国目前土壤环境状况不容乐观，全 国土壤总的超标率为16. 1% ,其中耕地的超标率最高,达到了 19.4%,而污染物中以Cd 为代表的重金属超标率最为严重- 重金属污染物可以通过工业废 水排放、污染水下渗等方式进入土壤［4］,对农田和生活区域造成严重影响。
基于光谱特征的矿区土壤重金属迁移与修复研究随着工业化进程的不断加快，矿区土壤中重金属污染问题日益突出。
重金属污染会影响土壤质量和生物多样性，甚至对人类健康造成潜在风险。
因此，研究矿区土壤重金属迁移和修复，对于保护环境和人类健康具有重要意义。
光谱技术具有非破坏性、快速、准确等优点，因此被广泛应用于土壤污染物的检测和分析。
近年来，越来越多的研究表明，光谱数据可以用于矿区土壤重金属迁移和修复的研究。
本文将详细探讨基于光谱特征的矿区土壤重金属迁移与修复研究。
一、基于光谱特征的矿区土壤重金属污染检测通过对矿区土壤样品进行光谱分析，可以获取多种波段的反射率数据。
这些数据可以用于检测和分析土壤中的重金属污染物。
研究表明，重金属元素的光谱特征与其含量之间存在着一定的关系。
因此，利用光谱技术可以快速、准确地测定土壤中重金属元素的含量。
二、基于光谱特征的矿区土壤重金属迁移规律研究矿区土壤中的重金属污染物会随着时间和环境的变化而发生迁移。
通过对不同时间点和不同位置的土壤进行光谱分析，可以了解土壤中重金属元素的迁移规律。
通过研究重金属元素的光谱特征和其他环境因素之间的关系，可以探讨重金属元素迁移的机制和规律。
这对于制定矿区土壤重金属污染控制措施具有重要意义。
三、基于光谱特征的矿区土壤重金属修复技术研究针对矿区土壤重金属污染问题，发展有效的修复技术具有重要的现实意义。
利用光谱技术可以实现对不同修复技术的效果进行评估。
通过对修复前后土壤光谱数据的比对，可以评估修复技术的效果。
此外，还可以利用光谱技术探索修复机制和优化修复方案。
总之，基于光谱特征的矿区土壤重金属迁移与修复研究具有重要的理论意义和应用价值。
未来，我们可以进一步深入探讨其机制和可行性，为矿区土壤重金属污染治理提供更加科学的思路和技术支持。
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展梁慧，李如美，朱钰晓，刘同金，李瑞娟，房锋∗㊀（山东省农业科学院植物保护研究所，山东济南２５０１００）摘要㊀土壤中重金属和有机物污染既造成巨大经济损失，又严重威胁人类健康㊂生物炭作为来源广泛㊁制备简单，比表面积大㊁表面官能团丰富㊁孔隙结构发达的材料，被广泛应用于农业㊁生态修复和环境保护领域㊂从生物炭的来源与制备工艺㊁对污染物的吸附机理㊁影响因素以及在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状等方面进行了综述，同时对生物炭材料在土壤污染修复中的研究重点进行了展望，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂关键词㊀生物炭；重金属；有机物；土壤修复中图分类号㊀Ｘ５３㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀０５１７－６６１１（２０２４）０６－００１７－０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０５１７－６６１１．２０２４．０６．００４㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＢｉｏｃｈａｒｆｏｒＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌａｎｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＰｏｌｌｕｔａｎｔｉｎＳｏｉｌＬＩＡＮＧＨｕｉ，ＬＩＲｕ⁃ｍｅｉ，ＺＨＵＹｕ⁃ｘｉａｏｅｔａｌ㊀（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５０１００）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｓｏｉｌｎｏｔｏｎｌｙｃａｕｓｅｓｈｕｇｅｅｃｏｎｏｍｉｃｌｏｓｓｅｓ，ｂｕｔａｌｓｏｓｅｒｉｏｕｓｌｙｔｈｒｅａｔｅｎｓｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍ⁃ｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅ⁃ｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇ⁃ｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆ⁃ｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｂｉｏｃｈａｒ；Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；Ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ；Ｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ基金项目㊀山东省农业科学院农业科技创新工程项目（ＣＸＧＣ２０２１Ｂ１３）㊂作者简介㊀梁慧（１９８４ ），女，山东泰安人，助理研究员，博士，从事污染修复与农产品安全研究㊂∗通信作者，副研究员，从事农药科学使用与残留检测㊁作物病虫草害综合防控研究㊂收稿日期㊀２０２３－０４－２４㊀㊀随着现代工农业生产的快速发展，大量的无机㊁有机类污染物进入土壤环境中㊂根据２０１４年公布的全国土壤污染状况调查［１］，受无机（镉㊁砷㊁铅等）和有机物（滴滴涕㊁多环芳烃等）污染的耕地面积约占全国耕地总面积的１／５，直接导致了严重的粮食污染与减产，造成了巨大的经济损失㊂重金属㊁农药㊁抗生素及多环芳烃是无机和有机类污染物的典型代表，来源广泛且能在土壤中长期存在㊂由于常具有致突变㊁致畸㊁致癌效应和较高的生物累积性，这些土壤污染物的扩散不仅会破坏生态平衡㊁污染环境，还可以通过食物链途径危害人体健康㊂因此，重金属和有机物污染土壤的修复引起了众多研究者的关注㊂土壤中施用生物炭能够改善土壤环境，降低环境风险，并能提高粮食产量，因而生物炭技术受到广泛关注㊂生物炭原料来源丰富，制备工艺相对简单，具有比表面积大㊁含氧官能团丰富㊁孔隙结构发达㊁导电性良好等特点［２－３］，可作为一种经济高效的吸附剂用于治理土壤中的无机和有机污染物㊂该研究对生物炭的来源与制备工艺㊁与土壤中重金属和有机污染物的作用机理进行了综述，总结了生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂１㊀生物炭的来源及制备工艺生物炭通常由生物质在缺氧或限氧情况下，经高温热解产生，是一类多孔㊁稳定㊁芳香度高㊁富含碳素的固态物质［４］㊂由于其具有较高的化学稳定性㊁优异的吸附能力和良好的环境相容性等特点，被视为一种性能优良的土壤污染修复材料［５］㊂生物炭来源广泛，根据原料来源不同，主要有植物源生物炭（木头㊁树叶㊁秸秆㊁稻壳等生物炭）㊁动物源生物炭（动物粪便生物炭）和污泥生物炭㊂研究发现，原料来源㊁制备条件对生物炭的理化性质及吸附能力影响显著㊂一般来说，植物源生物炭的比表面积更大，吸附性能和重金属固定性能更高，而动物粪便生物炭含有更多的钙㊁磷㊁钾等微量元素［６］㊂除高温热解外，生物炭还可由水热法碳化制得㊂水热碳化是在相对较高（２ １０ＭＰａ）的压力下，将生物质在热水（１８０ ２８０ħ）中转化为生物炭的方法㊂与热解生物炭相比，水热生物炭表面含有更多的含氧官能团和阳离子交换量，对土壤污染物具有更好的吸附性能［７］㊂２㊀生物炭修复土壤污染的机理２．１㊀生物炭修复重金属污染土壤的机理㊀生物炭孔隙结构发达，比表面积大，阳离子交换量高，并含有丰富的含氧基团［８］，对重金属污染土壤有良好的修复效果㊂大量研究表明，生物炭对重金属污染土壤的修复机理较为复杂，主要通过物理吸附㊁静电吸引㊁离子交换㊁表面络合㊁共沉淀等多种途径稳定重金属，实现土壤中重金属的钝化［９］㊂安徽农业科学，Ｊ．ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃ．Ｓｃｉ．２０２４，５２（６）：１７－２０㊀㊀㊀物理吸附主要是通过范德华力将重金属吸附在生物炭表面或分散进孔隙中，因此生物炭的吸附能力受其孔隙结构和比表面积制约㊂原料来源㊁制备工艺对生物炭的孔隙结构和比表面积有着重要的影响㊂Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］研究表明，５００ħ下热解，秸秆生物炭的比表面积为３．２ｍ２／ｇ，动物粪便生物炭为９．７ｍ２／ｇ，而锯末生物炭可达４３．０ｍ２／ｇ；并且，生物炭表面的官能团丰度也随着热解温度的升高而降低㊂Ｃａｏ等［１１］研究了不同热解温度下制备的牛粪生物炭，发现生物炭的比表面积随热解温度的升高而增大，在高温下热解制得的生物炭比低温时的微孔数量和比表面积都要大得多，而在低温生物炭却含有更多的含氧官能团，这与Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］的研究发现一致㊂Ｚｈａｎｇ等［１２］测试了不同热解温度生物炭对Ｐｂ的固定能力，发现７００ħ制得的生物炭是４００ħ的９倍㊂生物炭表面所带电荷与带相反电荷的重金属离子之间的静电吸引是生物炭固定重金属的另一重要机制㊂静电吸引机理主要依赖于生物炭的ｚｅｔａ电位和土壤ｐＨ，生物炭的ｚｅｔａ电位通常为负值，表明生物炭表明带负电荷，因此容易与带正电荷的重金属离子（Ｈｇ２＋㊁Ｐｂ２＋㊁Ｃｄ２＋㊁Ｃｒ３＋等）发生静电吸附；然而土壤ｐＨ较低易引起官能团质子化而致使生物炭带正电，此时生物炭对阴离子具有较强的静电引力，如ＨＡｓＯ２－４㊁Ｃｒ２Ｏ２－７和Ｓｂ（ＯＨ）－６等更容易被吸附［１３］㊂生物炭表面的离子与含相同电荷的重金属离子进行交换从而固定重金属的过程即为离子交换㊂离子交换能力与生物炭表面官能团的性质㊁离子半径及带电性质紧密相关［１４］㊂研究表明，采用枣籽生物炭吸附Ｃｕ（Ⅱ）和Ｎｉ（Ⅱ），离子交换可占Ｃｕ（Ⅱ）㊁Ｎｉ（Ⅱ）总吸附量的６９％和７２％，同时同样电荷量的Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋被释放出来［１５］㊂周雅兰等［１６］在污泥生物炭对Ｃｄ（Ⅱ）的吸附研究中，发现溶液中Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋浓度随Ｃｄ（Ⅱ）初始质量浓度的增加而增加，说明Ｃｄ（Ⅱ）的去除是通过离子交换实现的㊂生物炭表面的羟基㊁羰基㊁羧基等含氧基团可与土壤中的重金属离子发生络合作用，形成金属配合物㊂Ｗａｎｇ等［１７］研究发现，在吸附Ｃｒ（Ⅵ）后玉米秸秆生物炭的Ｃ―Ｃ／Ｃ―Ｈ㊁Ｃ―Ｏ―Ｃ及Ｏ＝Ｃ―Ｏ等键含量发生了不同程度的改变，说明表面络合对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附起着重要的作用㊂同样的，莫官海等［１８］在去除Ｕ（Ⅵ）时，吸附后的生物炭羟基㊁羧基等基团出现峰位迁移，验证了生物炭表面的含氧基团与重金属发生了络合反应㊂生物炭中的ＣＯ２－３㊁ＰＯ３－４㊁ＳＯ２－４㊁ＯＨ－等矿物组分易与重金属阳离子结合形成不溶于水的沉淀物，促进重金属的吸附和固定［１９］㊂例如，稻秆生物炭中ＣＯ２－３的Ｃ２Ｏ２－４和可与Ｐｂ分别形成Ｐｂ３（ＣＯ３）２（ＯＨ）２和ＰｂＣ２Ｏ４沉淀，是固定Ｐｂ的主要机制［２０］㊂研究发现，生物炭表面的酚羟基也能够促进重金属形成共沉淀，以提高重金属的固定效率［２１］㊂２．２㊀生物炭修复有机物污染土壤的机理㊀土壤中的有机污染物主要有农药㊁抗生素和多环芳烃等，生物炭主要通过静电吸引㊁孔隙填充㊁π－π相互作用㊁分配作用和氢键等途径去除土壤中有机污染物［２２］㊂与吸附重金属离子类似，孔隙结构㊁比表面积和表面官能团也是影响生物炭对有机污染物吸附的重要因素㊂研究表明，增大比表面积㊁提高含氧基团的丰度后，稻壳生物炭对四环素的吸附量提升了１倍，且主要是π－π相互作用增强引起的［２３］；而提高污泥生物炭的孔隙率，能够有效降低空间位阻效应，增强孔隙填充作用从而促进对四环素的吸附［２４］㊂Ｚｈｅｎｇ等［２５］认为，质子化作用能够有效增强有机污染物与生物炭表面负电荷的静电吸引，因此生物炭经酸处理改性后，对莠去津的吸附能力得到显著提升㊂低温热解制备的生物炭对有机污染物的吸附多是分配作用，而高温热解生物炭则是表面静电吸附和分配作用共同作用［２６］㊂Ｃｈｅｎ等［２７］探讨了多环芳烃在松叶生物炭上的吸附机理，当热解温度较低时，生物炭中无定形的有机质含量丰富，对多环芳烃的吸附以分配作用为主；当热解温度升高，生物炭中芳香碳结构增多，表面静电吸附起主导作用㊂氢键是指氢原子与电负性大的原子之间以共价键结合，低温热解生物炭或水热生物炭表面含有较多的极性官能团，易与含极性官能团的有机污染物形成氢键，一般来说，生物炭表面的羟基中的氢为供体，有机物氮和氧为受体［２８］㊂Ｔａｎ等［２９］通过改性增加玉米秸秆生物炭表面的含氧官能团，阿特拉津与生物炭之间的π－π相互作用和Ｈ键作用得到增强，因而提升了对阿特拉津的吸附能力㊂除了吸附土壤污染物外，生物炭的应用还可显著改善土壤质量㊁提高土壤肥力和持水能力，同时有利于提升土壤微生物的种群数量和丰度，促进微生物对有机污染物的降解［３０］㊂３㊀生物炭在修复土壤污染领域中的应用现状生物炭用于修复土壤重金属污染已开展了大量的研究和应用㊂Ｂｉａｎ等［３１］将小麦秸秆生物炭施用在水稻田中，有效地固定了重金属镉，减少了水稻植株中的Ｃｄ含量，因而水稻呈现更好的生长态势㊂Ｍｏｏｒｅ等［３２］开展鸡粪生物炭固定铜离子的田间试验，发现土壤中施加５％的鸡粪生物炭时，９０％的可交换态铜能够得到有效固定；同时，该课题组研究发现，当生物炭的施用量为２０ｔ／ｈｍ２时，土壤中Ｃｄ含量最多可降低８９％，而用量为１０ｔ／ｈｍ２时最多只降低了６２％㊂因此，重金属的固定效果与生物炭的投加量有关㊂Ｇａｏ等［３３］制备的玉米秸秆生物炭可使土壤中可提取态Ｃｄ含量降低９１％，并有效缓解了Ｃｄ对植物生长的胁迫；对浸出前后生物炭的分析表明，钝化机理以离子交换和表面络合为主㊂Ｇｕｏ等［３４］提出，花生壳生物炭的施用使土壤有机质含量得到显著提升，土壤碱解氮（Ｎ）㊁速效磷（Ｐ）㊁速效钾（Ｋ）含量明显提高；同时，土壤中脲酶㊁磷酸酶㊁过氧化氢酶㊁蔗糖酶的活性，以及土壤中细菌㊁放线菌和真菌的数量都有明显的增加；研究还发现，施用花生壳生物炭降低了土壤中Ｃｒ的有效性，与对照组相比，不同处理下的根部和地上部分的Ｃｒ含量均有所降低㊂目前，生物炭用于修复土壤重金属污染的研究相对较８１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年多，而用于修复土壤有机物污染的研究相对较少，但呈逐年递增的趋势㊂Ｄｅｎｇ等［３５］采用热解法制得木薯生物炭，并开展对除草剂阿特拉津的吸附研究㊂结果表明，生物炭对阿特拉津的吸附量随着投加量增大而增大，当投加量增加到５％时，阿特拉津在木薯生物炭上的吸附量高达２４６ｍｇ／ｋｇ㊂因此，生物炭对土壤中除草剂有显著的固定作用，能够有效减少阿特拉津在土壤中的淋溶和迁移，进而降低除草剂在土壤中的浓度，修复土壤污染㊂同样，Ｓｐｏｋａｓ等［３６］的研究也证明，当土壤中的锯末生物炭含量达到５％时，可明显增加对乙草胺等除草剂的吸附，减少其淋溶和径流损失；同时研究结果还表明，锯末生物炭具有抗微生物降解的能力，是一种有效的固碳方式㊂李桂荣等［３７］开展生物炭与黑麦草联合修复Ｃｄ－芘复合污染土壤研究，发现当黑麦草种植密度合适，并投加适量的生物炭时，能够有效降低土壤中Ｃｄ和芘的含量，同时，土壤微生物群落的丰富度也得到显著提升㊂随着研究的深入，如吸附位点少㊁吸附能力有限等不足束缚了生物炭的进一步应用；但经过物理㊁化学或生物方法改性后，其孔隙体积㊁比表面积㊁表面官能团的种类和数量以及理化性质都有较大的改变㊂大量研究表明，改性后的生物炭具有更强的吸附能力和土壤修复能力㊂表１中列举了部分不同改性方法处理后的生物炭对土壤污染物的吸附情况，由表１可知，改性生物炭的吸附能力和土壤修能力得到极大的提升，但提升效果随污染物和改性方式的不同而有所差异㊂表１㊀不同改性方法生物炭对土壤污染物的吸附Ｔａｂｌｅ１㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｙｂｉｏｃｈａｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ序号Ｎｏ．原料Ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ热解温度Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅʊħ改性方法Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ污染物Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ效果Ｅｆｆｅｃｔ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ１松木６００氯化锰Ｐｂ２＋吸附速率提高１８倍［３８］２坚果壳６００氧化铁Ｃｄ２＋吸附量增加１０倍［３９］３玉米秸秆５００硫化钠Ｈｇ２＋吸附能力增强７６．９５％［２９］４稻壳５００聚乙烯亚胺Ｃｒ６＋吸附能力增强１８倍［４０］５木屑５００硫酸＋硝酸Ｃｕ２＋吸附能力增强８倍［４１］６稻壳４５０ ５００甲醇四环素吸附量增加１倍［２３］７玉米秸秆５００氢氧化钾阿特拉津吸附能力增强４６．３９％［２９］８稻壳５００磁性氧化铁菲吸附量可达９７．６ｍｇ／ｇ［４２］９坚果壳５００硝酸盐菲吸附能力增强１．９倍［４３］４㊀结论综述了生物炭的来源与制备工艺，总结了生物炭对土壤中重金属㊁有机物等污染物的去除机理，以及生物炭在土壤污染修复中的应用现状㊂生物炭在土壤修复中的应用，既可固定土壤中的污染物，又可提升土壤微生物的种群数量和丰度，改善土壤质量㊂总体来看，生物炭在土壤污染修复中发挥着越来越重要的作用㊂首先，生物炭用于土壤污染修复的研究大多处于实验室阶段，实际应用还有待开展；其次，多数研究局限于单一污染物的修复，对土壤复合污染的情况研究较少，机理难以明确；最后，生物炭的长期影响和负面影响也需受到重视㊂参考文献［１］环境保护部，国土资源部．全国土壤污染状况调查公报［Ｊ］．国土资源通讯，２０１４（８）：２６－２９．［２］ＹＡＡＳＨＩＫＡＡＰＲ，ＫＵＭＡＲＰＳ，ＶＡＲＪＡＮＩＳ，ｅｔａｌ．Ａｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｂｉｏｅｃｏｎｏｍｙ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｐｏｒｔｓ，２０２０，２８：１－１５．［３］ＬＩＵＺＧ，ＺＨＡＮＧＦＳ．Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｌｅａｄｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ，２００９，１６７（１／２／３）：９３３－９３９．［４］ＨＡＭＩＤＹ，ＴＡＮＧＬ，ＳＯＨＡＩＬＭＩ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｒｅｄｕｃｅｃａｄｍｉｕｍｐｈｙｔｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｆｏｏｄｃｈａｉｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６０：８０－９６．［５］ＷＥＢＥＲＫ，ＱＵＩＣＫＥＲＰ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２０１８，２１７：２４０－２６１．［６］宗大鹏，田稳，李韦钰，等．农林废弃物生物炭钝化典型土壤重金属的机制研究进展［Ｊ］．生态毒理学报，２０２３，１８（１）：２３２－２４５．［７］ＨＵＦＦＭＤ，ＫＵＭＡＲＳ，ＬＥＥＪＷ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｉｎｅｗｏｏｄ，ｐｅａｎｕｔｓｈｅｌｌ，ａｎｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｍａｓｓｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｏｄｕｃｅｄｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１４，１４６：３０３－３０８．［８］ＭＡＮＤＡＬＳ，ＳＡＲＫＡＲＢ，ＢＯＬＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｃｈｒｏｍａｔｅｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｓｂｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１７，１８６：２７７－２８４．［９］ＱＩＮＰ，ＷＡＮＧＨＬ，ＹＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｂａｍｂｏｏ⁃ａｎｄｐｉｇ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｒｅ⁃ｄｕｃｅｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｅｓｏｆｄｉｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ，ｃａｄｍｉｕｍ，ａｎｄｌｅａｄｆｒｏｍｃｏ⁃ｃｏｎ⁃ｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０１８，１９８：４５０－４５９．［１０］ＮＺＥＤＩＥＧＷＵＣ，ＡＲＳＨＡＤＭ，ＵＬＡＨＡ，ｅｔａｌ．Ｆｕｅｌ，ｔｈｅｒｍａｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃ｐｙｒｏｌｙｚｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｄｅｐｅｎｄｏｎｆｅｅｄｓｔｏｃｋｔｙｐｅａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，３２０：１－１１．［１１］ＣＡＯＸＤ，ＨＡＲＲＩＳＷ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄａｉｒｙ⁃ｍａｎｕｒｅ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｐｅｒｔｉ⁃ｎｅｎｔｔｏｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｉｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１０１（１４）：５２２２－５２２８．［１２］ＺＨＡＮＧＪＺ，ＨＯＵＤＹ，ＳＨＥＮＺＴ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｉｍｐｒｅｇｎａ⁃ｔｉｏｎ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＭｇＯ⁃ｃｏａｔｅｄｗａｔｅｒ⁃ｍｅｌｏｎｒｉｎｄｂｉｏｃｈａｒａｎｄｉｔｓｌｅａｄｒｅｍｏｖａｌｃａｐａｃｉｔｙ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８３：１－７．［１３］ＬＹＵＰ，ＬＩＬＦ，ＨＵＡＮＧＸＹ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄＣａＭｇＡｌｌａｙｅｒｅｄｄｏｕｂｌｅ⁃ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｈｉｇｈ⁃ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｒｅ⁃ｍｏｖａｌｏｆＡｓ（ＩＩＩ）ａｎｄＣｄ（ＩＩ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２２，８２３：１－１４．［１４］黄安香，杨定云，杨守禄，等．改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展［Ｊ］．化工进展，２０２０，３９（１２）：５２６６－５２７４．［１５］ＭＡＨＤＩＺ，ＹＵＱＪ，ＥＬＨＡＮＡＮＤＥＨＡ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｎｉｃｋｅｌａｎｄｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｄａｔｅｓｅｅｄｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，６（１）：１１７１－１１８１．［１６］周雅兰，周冰．Ｆｅ浸渍污泥生物炭对含Ｃｄ（Ⅱ）废水的吸附性能研究［Ｊ］．工业水处理，２０２１，４１（５）：８０－８５．９１５２卷６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀梁慧等㊀生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展［１７］ＷＡＮＧＫ，ＳＵＮＹＢ，ＴＡＮＧＪＣ，ｅｔａｌ．ＡｑｕｅｏｕｓＣｒ（ＶＩ）ｒｅｍｏｖａｌｂｙａｎｏ⁃ｖｅｌｂａｌｌｍｉｌｌｅｄＦｅＯ－ｂｉｏｃｈａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｒｏｌｅｏｆｂｉｏｃｈａｒｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｃａｐａｃｉｔｙｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０２０，２４１：１－１１．［１８］莫官海，谢水波，曾涛涛，等．污泥基生物炭处理酸性含Ｕ（Ⅵ）废水的效能与机理［Ｊ］．化工学报，２０２０，７１（５）：２３５２－２３６２．［１９］ＹＡＮＧＸ，ＺＨＡＮＧＳＱ，ＪＵＭＴ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｓ，２０１９，９（７）：１－２５．［２０］ＴＡＮＺＸ，ＬＩＮＣＳＫ，ＪＩＸＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｔｕｒｎｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｔｏｆｉｅｌｄｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｏｉｌｅｃｏｌｏｇｙ，２０１７，１１６：１－１１．［２１］ＥＬ⁃ＳＨＡＦＥＹＥＩ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆＺｎ（Ⅱ）ａｎｄＨｇ（Ⅱ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎａｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｓｏｒｂｅｎｔｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｒｉｃｅｈｕｓｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１７５（１／２／３）：３１９－３２７．［２２］ＡＮＡＥＪ，ＡＨＭＡＤＮ，ＫＵＭＡＲＶ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｂｉｏｃｈａｒｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇｆｏｒｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｃｈｅｍｉｃａｌｍｉｘｔｕｒｅｓ：Ｒｅｍｅｄｉａ⁃ｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２１，７６７：１－２５．［２３］ＪＩＮＧＸＲ，ＷＡＮＧＹＹ，ＬＩＵＷＪ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｍｅｔｈａｎｏｌ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１４，２４８：１６８－１７４．［２４］ＴＡＮＧＬ，ＹＵＪＦ，ＰＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｄｓｏｒｂｅｎｔ：Ａｌｋａｌｉ－ａｃｉｄｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｂｉｏｃｈａｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅｆｏｒａｑｕｅｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１８，３３６：１６０－１６９．［２５］ＺＨＥＮＧＷ，ＧＵＯＭＸ，ＣＨＯＷＴ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒｅｅｎｗａｓｔｅｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｔｗｏｔｒｉａｚｉｎｅｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１８１（１／２／３）：１２１－１２６．［２６］ＰＩＧＮＡＴＥＬＬＯＪＪ，ＸＩＮＧＢＳ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｌｏｗｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｏｎａｔｕｒａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９６，３０（１）：１－１１．［２７］ＣＨＥＮＢＬ，ＹＵＡＮＭＸ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏ⁃ｃａｒｂｏｎｓｂｙｓｏｉｌａｍｅｎｄｅｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｏｉｌｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，２０１１，１１（１）：６２－７１．［２８］ＫＥＥＲＴＨＡＮＡＮＳ，ＲＡＪＡＰＡＫＳＨＡＳＭ，ＴＲＡＫＡＬＬ，ｅｔａｌ．Ｃａｆｆｅｉｎｅｒｅｍｏｖ⁃ａｌｂｙＧｌｉｒｉｃｉｄｉａｓｅｐｉｕｍｂｉｏｃｈａｒ：Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８９：１－１２．［２９］ＴＡＮＧＣ，ＳＵＮＷＬ，ＸＵＹＲ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙ（Ⅱ）ａｎｄａｔｒａｚｉｎｅｂｙｂｉｏｃｈａｒ，ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓａｎｄｂｉｏｃｈａｒｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｉｎａｑｕｅ⁃ｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２１１：７２７－７３５．［３０］ＺＨＡＮＧＧＸ，ＧＵＯＸＦ，ＺＨＵＹＥ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒｓｏｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｈｉｆｔ，ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｂｉｏ⁃ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｇｅｏｄｅｒｍａ，２０１８，３２８：１００－１０８．［３１］ＢＩＡＮＲＪ，ＪＯＳＥＰＨＳ，ＣＵＩＬＱ，ｅｔａｌ．Ａｔｈｒｅｅ⁃ｙｅａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｆｉｒｍｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍａｎｄｌｅａｄｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１４，２７２：１２１－１２８．［３２］ＭＯＯＲＥＦ，ＧＯＮＺÁＬＥＺＭＥ，ＫＨＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｃｏｐｐｅｒｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｂｉｏｃｈａｒａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｂｕｎｄａｎｃｅｉｎｍｅｔａｌ⁃ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１６／６１７：９６０－９６９．［３３］ＧＡＯＸ，ＰＥＮＧＹＴ，ＺＨＯＵＹＹ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍｆｅｒｒｉｔｅｂｉｏｃｈａｒｏｎｔｈｅｃａｄｍｉｕｍｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｉｎａｃｉｄｉｃｓｏｉｌａｎｄｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｐａｃｋｏｉ（ＢｒａｓｓｉｃａｃｈｉｎｅｎｓｉｓＬ．）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１９，２５１：１－９．［３４］ＧＵＯＸＦ，ＪＩＱ，ＲＩＺＷＡＮＭ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｆｏｌｉａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍｏｎｔｈｅｕｐｔａｋｅａｎｄｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｈｒｏｍｉｕｍｉｎＩｐ⁃ｏｍｏｅａａｑｕａｔｉｃａｉｎｃｈｒｏｍｉｕｍ⁃ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌｓａｆｅｔｙ，２０２０，２０６：１－１２．［３５］ＤＥＮＧＨ，ＦＥＮＧＤ，ＨＥＪＸ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｓｏｉｌｏｎｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙｏｆａｔｒａｚｉｎｅｕｓｉｎｇｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｏｉｌｔｈｉｎ⁃ｌａｙｅｒｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，９９：３８１－３９０．［３６］ＳＰＯＫＡＳＫＡ，ＫＯＳＫＩＮＥＮＷＣ，ＢＡＫＥＲＪＭ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｗｏｏｄｃｈｉｐｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｉｎａＭｉｎｎｅｓｏｔａｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００９，７７（４）：５７４－５８１．［３７］李桂荣，陈富凯，贾胜勇，等．茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉－芘复合污染修复的影响［Ｊ］．河南农业科学，２０２０，４９（９）：５１－６１．［３８］ＷＡＮＧＬ，ＷＡＮＧＹＪ，ＭＡＦ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｒｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉ⁃ｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｕｓｅｄｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６８：１２９８－１３０９．［３９］ＴＲＡＫＡＬＬ，ＶＥＳＥＬＳＫÁＶ，ŠＡＦＡＲ㊅ÍＫＩ，ｅｔａｌ．Ｌｅａｄａｎｄｃａｄｍｉｕｍｓｏｒｐ⁃ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｎｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２０３：３１８－３２４．［４０］ＭＡＹ，ＬＩＵＷＪ，ＺＨＡＮＧＮ，ｅｔａｌ．Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒａｄ⁃ｓｏｒｂｅｎｔｆｏｒｈｅｘａｖａｌｅｎｔｃｈｒｏｍｉｕｍｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｔｈｅａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１６９：４０３－４０８．［４１］ＹＡＮＧＧＸ，ＪＩＡＮＧＨ．Ａｍｉｎｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄａｄ⁃ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｆｒｏｍｓｙｎｔｈｅｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１４，４８：３９６－４０５．［４２］ＧＵＯＷ，ＷＡＮＧＳＪ，ＷＡＮＧＪＫ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｖｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃａｎｄｎｏｎ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｒｉｃｅｈｕｓｋ⁃ｄｅ⁃ｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｒｏｙａｌｓｏｃｉｅｔｙｏｐｅｎｓｃｉｅｎｃｅ，２０１８，５（５）：１－１１．［４３］ＹＡＮＧＸＮ，ＣＨＥＮＺＦ，ＷＵＱＨ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｄｅｇｒａｄａ⁃ｔｉｏｎｉｎｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｎｉｔｒａｔｅ［Ｊ］．Ｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１９／６２０：６００－６０５．０２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年。
0引言土壤作为人类生存所必须的自然资源之一，同时担负着为人类提供食物和其他再生资源的重担。
但是，随着工农业生产的发展和现代化技术的进步，重金属污染尤其是土壤重金属污染问题已成为危害全球环境质量以及人类生存和发展的主要问题之一[1]。
近年来，重金属污染土壤的修复研究一度成为国内外研究的热点[2-6]。
但是，在污染土壤的修复标准和修复后的评价方法的制定上却远远滞后于对其修复技术的研究，因此进行这方面的研究是十分必要的。
国内外学基金项目：国家“973”计划课题“微/纳米材料对重金属重度污染土壤修复的原理及其示范”(2013CB934302)；国家科技支撑计划课题“红壤耕地次生障碍修复技术研究与集成示范”(2011BAD41B01)。
第一作者简介：徐磊，男，1988年出生，河南南阳人，硕士，主要从事环境污染的防治工作。
通信地址：210008江苏省南京市北京东路71号南京土壤研究所，E-mail ：lxu@ 。
通讯作者：周静，研究员，博士生导师。
主要从事土壤重金属污染修复技术与环境工程等研究。
通信地址：210008，江苏省南京市北京东路71号，中国科学院南京土壤研究所，E-mail ：zhoujing@ 。
收稿日期：2013-08-21，修回日期：2013-10-16。
重金属污染土壤的修复与修复效果评价研究进展徐磊1,2,3，周静1,2,3，崔红标1,2,3，陶美娟1,2,3，梁家妮1（1中国科学院南京土壤研究所，南京210008；2中国科学院大学，北京100049；3中国科学院红壤生态实验站，江西鹰潭335211）摘要：随着工农业的迅速发展，土壤污染已经成为当今面临的一个重要环境问题，而土壤的重金属污染又是其中重要的部分。
重金属污染土壤的修复方法主要有物理方法、化学方法、生物方法，并随着研究的深入，提出了联合修复方法。
针对中国土壤重金属污染的来源、现状和各种修复方法的机理、优缺点、修复标准、修复后的评价方法以及国内外的研究进展情况展开讨论，并提出今后研究中存在的科学问题，对未来的发展进行了展望，以期对后续的重金属污染土壤的修复研究工作有所帮助。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭是一种碳负载材料，由植物残渣在无氧条件下热解得到，具有多孔结构和高比表面积，因此具有良好的吸附性能。
由于其在土壤修复中的广泛应用，因此有必要对其在土壤重金属污染修复中的应用进行研究。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用具有显著的优势。
生物炭具有良好的环境适应性，可以根据污染的土壤类型和重金属种类进行调整。
在修复过程中，生物炭能够提供大量的有机质和营养物质，改善土壤性质，促进土壤微生物的活性，并引导土壤有机质的积累。
生物炭还可以调节土壤的酸碱度和离子交换能力，提高土壤的保水性和通气性。
最重要的是，生物炭具有较高的稳定性和持久性，可以在修复后长期保持修复效果，并且对环境没有显著的污染风险。
生物炭在土壤重金属污染修复中仍面临一些挑战。
生物炭的制备方法和原料选择对其吸附性能和稳定性有重要影响，因此需要进一步研究和优化。
生物炭在大规模应用中的成本问题，目前仍是一个限制因素。
生物炭的修复效果还受到土壤性质、污染程度、修复方法等因素的影响，需要进行更加详细的研究和实践。
生态环境学报２０１０，１９（７）：１６９６—１６９９ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ Ｅ．ｍａｉｌ：ｅｄｉｔｏｒ＠ｉｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ
修复植物热解过程中重金属元素迁移行为研究 夏娟娟，钟慧琼，赵增立，李海滨 中国科学院广州能源研究所／／中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，广东广州５１０６４０
摘要：在管式炉反应器中研究了重金属土壤修复植物长香谷稻秆中ｃｄ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｃｕ和ｚｎ在不同温度、停留时间和反应气 氛下的迁移行为，结果表明：在低于元素挥发的温度热解时，固体残渣中重金属元素的富集倍数随温度的升高而增加；在元 素挥发的温度热解时，该元素在闻体残渣中的富集倍数随着停留时间的延长而减少；８００℃以上ＣＯ２气氛比Ｎ２气氛更有利 于Ｍｎ、Ｃｕ和ｚｎ在热解残渣中富集。选择合适的热解条件能够达到将原料减容减重并富集其中特定重金属元素的目的。 关键词：修复植物；热解；重金属；迁移 中图分类号：Ｘ１３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４．５９０６（２０１０）０７—１６９６—０４
植物修复技术（Ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）是一种环境 友好的土壤重金属污染修复技术…，通过种植和收 获对重金属具有较强耐性和富集能力的植物达到 降低土壤中重金属含量的目的，具有安全、经济、 高效等优点，逐渐发展成为污染治理的重要途径之
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然而，对提取重金属后的植物如何处置，现在 还没有很好的技术方法，这成为植物修复技术推广 和应用过程中一个亟待解决的问题，如果处置不当 容易造成环境的二次污染【４ Ｊ。有研究认为热解处理 能够使修复植物中的重金属大部分集中于焦渣中， 便于回收利用，产物裂解气和生物油可作燃料为整 个体系供热，具有较好的应用前景 。…。Ｋｏｐｐｏｌｕ等 采用热解技术进行人工合成的超富集植物中重金属 分离研究，结果表明９８．５％的金属被富集于热解焦 中。其中的金属质量浓度为原料的３．２～６倍ｌｌ１－１３］。 Ｌｉｅｖｅｎｓ等利用管式炉反应器对富集了Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ 和Ｚｎ的柳树枝叶进行了热解处理，在Ｎ２气氛、３５０ ℃、加热速率为３５ Ｋ・ｒａｉｎ～，固体热载体采用二氧化 硅的条件下，重金属大部分残留在固体产物中ｌ１ 。 但相关报道对重金属元素在修复植物热解过程中的 迁移行为与富集规律研究还不够深入。 本研究选取修复植物长香谷稻秆为原料，在小 型固定床反应器上对其进行热解处理，考察温度、 停留时间和反应气氛对修复植物中Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、 ｃｕ和ｚｎ五种重金属元素迁移行为的影响，寻找合 适的工艺参数，促进重金属的定向富集，有利于实 现金属资源的回收利用，为修复植物的无害化处置 技术方案提供理论依据。 １ 实验材料与方法 １．１ 实验材料 实验材料采用广东省大宝山矿区重金属污染
土壤上生长的长香谷稻秆，粉碎筛分至８０目以下。 其工业分析和元素分析结果、重金属和氯元素含量 见表１。 １．２实验装置 热解实验在一个小型固定床反应器中进行，实 验装置见图１。装置主要包括电热炉、石英管反应
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表１稻杆样品的组成特性 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｓａｍｐｌｅ
基金项目：广东省自然科学基金项目（８１５１００７００６０００００７）；中国科学院广州能源研究所所长基金项目（０７０７ｄ２１００１） 作者简介：夏娟娟（１９８１年生），女，助理研究员，硕士，主要从事废弃物处理与资源化利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｊｊ＠ｍｓ．ｇｉｅｃ ａｃ．ｃｎ 收稿日期：２０１０－０５．３０ 夏娟娟等：修复植物热解过程中重金属元素迁移行为研究 １６９７ 器、进气系统、焦油冷凝系统、气体收集及取样系 统。石英管反应器（０５４０ ｍｍ）放置于电热炉中加 热，电热炉使用数字温控仪设定和控制加热温度， 反应过程物料升温曲线通过插入反应器中的热电 偶测定。实验前将装有２ ｇ样品的瓷舟置于石英管 一端，以１２０ Ｌ・ｈ 的流速通入载气吹扫４０ ｍｉｎ后加 热反应器至设定的热解终温，调低载气流速至１００ ｍＬ・ｍｉｎ一，推送瓷舟到石英管中部区域，物料到达 热解终温后继续停留一定时间，反应结束后将石英 管从炉内取出，自然冷却。反应产气通过焦油冷凝 装置后采用排水法收集进行成分分析。热解终温分 别选取４００、５００、６００、７００、８００和９００℃，停留 时间分别选取５、１０和１５ ｍｉｎ，采用的气氛为Ｎ２ 或ＣＯ２。 １．３分析方法 稻杆原料及热解残渣１ ０５℃烘至恒质量后采用 ＨＣ１０４一ＨＮＯ３混合酸液消煮，其中Ｃｄ、Ｐｂ、Ｍｎ、 Ｃｕ和Ｚｎ含量采用Ｊ—ＡＩＲＩＳ １０００ＤＵＯＨＲ全谱直读 电感耦合等离子体发射光谱仪（ＩＣＰ—ＡＥＳ）￣．Ｏ定。 为了便于对比不同热解条件下重金属元素在 残渣中的富集程度，引入富集倍数的概念，定义为： 富集倍数＝热解残渣中的重金属浓度／原料中的 重金属浓度 ２结果与分析 ２．１ 热解温度对固体残渣中重金属富集倍数的影响 在Ｎ２气氛、停留时间ｌ５ ｒａｉｎ的条件下，考察 热解温度对稻杆样品中重金属富集倍数的影响，结 果见 图２。 ３．５ ３ ２．５ 薹 １．５ 幛 ｌ Ｏ・５ Ｏ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ９００ 日／℃ 一０一Ｃｄ—ｒ＇ｌ—Ｐｂ＋Ｍｎ＋Ｃｕ Ｚｎ 图２稻杆热解残渣中重金属元素富集倍数随温度变化的规律 Ｆｉｇ．２ Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｄ和Ｐｂ分别在５００ ｏＣ、９００℃左右基本挥发 完全；Ｚｎ在８００℃以下挥发４０％左右，８００℃以上 挥发性增加，９００℃时挥发８０％左右；４００－９００℃ 时Ｃｕ和Ｍｎ的挥发率分别在４０％、１０％左右，变 化趋势平缓，此温度范围对其挥发率影响不大。这 些元素的不同挥发性与它们在样品中不同的热稳 定性有关，同时也取决于它们在样品中不同的赋存 形态，样品中Ｃｌ含量较高（见表２），金属氯化物具 有较低的沸点和较高的饱和蒸气压，与其他化合物 形式相比更易于挥发ｌＪ引，重金属Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ可能 以氯化物的形式挥发释放。在元素释放的温度区间 之前，随着温度的升高，样品失重率增加，该元素 在热解残渣中富集倍数增加。Ｃｄ在４００℃时富集倍 数最大，为１＿３１；Ｐｂ在６００℃富集倍数最大，为 １．７２；Ｚｎ在８００℃富集倍数最大，为２．１ｌ；Ｍｎ和 Ｃｕ在４００～９００℃范围内残留率相差不大，此条件 下最大富集倍数分别为９００℃时的３．３２和２．３２。 ２－２停留时间对热解残渣中重金属富集倍数的影响 图３反映了Ｎ２气氛、４００～９００℃的条件下，停 留时间对样品中重金属元素富集倍数的影响。由图 中可知，Ｃｄ元素在４００℃、停留时间５～１５ ｒａｉｎ以 及样品到达５００℃立即取出的情况下，富集倍数均 在１．２以上。稻杆样品在这种条件下进行热解，Ｃｄ 挥发率在６０％以下，失重率在６０％以上，能够达到 减容减重并富集原料中ｃｄ的目的。原料在５００℃、 停留时间５ ｒａｉｎ以上失重率在６９．５％以上，Ｐｂ在７００ ℃以下挥发率在５０％以下，在此条件范围内进行热 解，Ｐｂ的富集倍数达到１．６５～１．９３。在４００～９００℃ 的热解条件下，Ｍｎ的挥发率均在１０％左右，Ｃｕ的 挥发率为４０％～４５％，因此温度越高，原料失重越 多，富集倍数越大。Ｎ２气氛下Ｍｎ的最大富集倍数 为９００℃时的３－３左右，Ｃｕ的最大富集倍数为９００ ℃时的２．２左右。Ｚｎ的富集倍数最大能达到２．１０ 左右，最适宜的热解条件为８００℃、停留时间５ ｒａｉｎ。 ２．３反应气氛对热解残渣中重金属富集率的影响 温度高于８００℃的条件下，ＣＯ２气氛下的残渣 产率明显低于Ｎ２气氛下的，而在低于８００℃时两 者差别不大。在９００℃时，稻杆在Ｎ２气氛下热解 残渣产率为２５．５％，而在ＣＯ２气氛下热解残渣产率 为１３．０％，这可能是由于高温条件下残焦能够和 ＣＯ２发生反应，也有文献提出ＣＯ２气氛比 气氛 更能促进挥发份的释放ｌ】 。在４００～９００℃的热解温 度下，重金属元素Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ和Ｚｎ的挥发率在 两种气氛下相差不大，Ｍｎ在ＣＯ２气氛下挥发率略 高于Ｎ２气氛下。 在Ｎ２和ＣＯ２两种气氛下，不同温度热解残渣 中重金属元素的富集倍数如图４所示。由于在９００ ℃时，稻杆在ＣＯ２气氛下热解残渣产率仅为Ｎ２气 氛下的５０％左右，因此９００℃时ＣＯ２气氛下Ｍｎ的 富集率达到６．３７，Ｃｕ的富集率达到４．６８。ＣＯ２气氛 比Ｎ：气氛更有利于难挥发金属元素在热解残渣中 富集。 ｌ６９８ 生态环境学报第１９卷第７期（２０１０年７月） ３．５ ３ 羹２． ５
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（ｆ）９００℃ 图３稻杆热解过程中重金属元素富集倍数随停留时间变化的规律 Ｆｉｇ．３ Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｏｆｓａｍｐｌｅ ｗｉｔｈ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｔｉｍｅ
３结论 温度是影响样品热解残渣中重金属元素富集 倍数的主要因素，在低于元素挥发的温度热解时， 随着温度的升高，该元素在热解残渣中的富集倍数 增加。在元素的挥发温度热解时，该元素在热解残 渣中的富集倍数在５ ｍｉｎ之内随着停留时间的延长 而减少。热解温度在８００℃以上时，ＣＯ２气氛比Ｎ２ 气氛更有利于Ｍｎ、Ｃｕ和Ｚｎ在热解残渣中富集。 通过选择合适的热解条件能够达到将修复植物减 容减重并富集其中特定重金属元素的目的，有利于 实现修复植物的无害化处理和资源化利用。 致谢：感谢广东省生态环境与土壤研究所陈能场研 究员提供实验材料！
