生物炭對土壤重金屬形態(tài)影響的研究進(jìn)展

《生物炭對土壤重金屬形態(tài)影響的研究進(jìn)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、生物炭對土壤重金屬形態(tài)影響的研究進(jìn)展摘要：指出了作為一種新型的吸附劑，生物炭具有良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、較大的比表面積以及吸附力，近年來成為環(huán)境、能源等領(lǐng)域的關(guān)注熱點。通過介紹重金屬在土壤屮的賦存形態(tài)，概述了生物炭與土壤的相互作用，包括其在改變土壤PH值、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量和氧化還原電位等方面的環(huán)境效應(yīng)，分析了這些效應(yīng)與土壤重金屬形態(tài)有效性的關(guān)系，展望了生物炭對污染土壤修復(fù)的研究方向，以期為生物炭技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供參考。關(guān)鍵詞：生物炭；土壤；重金屬；修復(fù)中圖分類號：X53文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號：16749944(2

2、017)80102031引言土壤重金屬污染是由于人類活動導(dǎo)致土壤中重金屬含量升高，超出正常范圍，造成土壤質(zhì)量退化與環(huán)境惡化的現(xiàn)象。汞、鎘、鉛、珞以及類金屬神等生物毒性顯著的元素被稱為重金屬污染中的“五毒”[1],它們通過不同的途徑進(jìn)入環(huán)境中，即使?jié)舛群苄?，也可在生物體內(nèi)積累，產(chǎn)生食物鏈濃縮，危害人類的身體健康。目前，我國不少地區(qū)都遭受著重金屬污染的危害，其對糧食作物產(chǎn)生不良影響，時常發(fā)生農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)事件,國內(nèi)外都在積極研究有效的重金屬污染修復(fù)方法，國內(nèi)外常用的方法有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)、農(nóng)藝措施修復(fù)等[

3、2]。利用牛物炭作為改良劑，施入污染土壤中，改變土壤的理化性質(zhì)，屬于化學(xué)修復(fù)方法。生物炭是生物質(zhì)在供氧不足條件下發(fā)生不完全燃燒熱裂解后所形成的產(chǎn)物［3］。目前已有研究證明，生物炭有良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、較大的比表面積以及吸附力，因此它是一種良好化學(xué)鈍化修復(fù)劑，可用于土壤重金屬污染修復(fù)。通過吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換等一系列反應(yīng)［4］,使有效態(tài)重金屬向穩(wěn)定化形態(tài)轉(zhuǎn)化，降低重金屬的有效性，修復(fù)污染土壤。2土壤中的重金屬賦存形態(tài)土壤中重金屬的生物有效性不同，對植物的毒害和對環(huán)境的污染程度也有所不同，它們與重金屬元素在土壤中存在

4、的形態(tài)和含量有關(guān)［5］。1979年Tiesser提出形態(tài)分析法，對土壤屮重金屬賦存形式進(jìn)行分類，將重金屬在土壤中分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵猛（鋁）氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)及硫化物結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)等5種狀態(tài)［6］。不同形態(tài)的重金屬，有效性也不同，有效態(tài)重金屬的含量與植物吸收利用率成正比?？山粨Q態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)容易被植物吸收利用，是重金屬的冇效?B；有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)較穩(wěn)定，不易被植物吸收利用［7］。生物炭作為新型的土壤改良劑，能使重金屬從有效態(tài)向有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)轉(zhuǎn)化［8］,對土壤的重金屬污染修復(fù)有重要的

5、意義。3生物炭對土壤中重金屬形態(tài)的影響影響土壤中重金屬形態(tài)的主要土壤性狀有pH值、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量和氧化還原電位值等［9］。生物炭加入重金屬污染的土壤中，不僅可以直接吸附鎖定土壤中的重金屬離子，還可以通過影響土壤理化性質(zhì)，從而改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)以及含量。3.1牛物炭對土壤pH值的影響pH值是土壤的重要理化性質(zhì)，會影響重金屬的水解平衡，使重金屬的形態(tài)在可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)之間互相轉(zhuǎn)化［10］o一般隨著pH值升高,將促進(jìn)土壤膠體對重金屬的吸附，并形成金屬碳酸鹽和氫氧化物沉淀，土壤重金屬的有效性下降。

6、相反，土壤對重金屬的吸附隨pH值降低而減弱,土壤pH值由中性向酸性條件轉(zhuǎn)化時，有效態(tài)重金屬的含量隨之增加，移動性變大［11］。生物炭含有一定量的灰分，其中含有以氧化物或碳酸鹽形式存在的礦物質(zhì)元素，溶于水后呈堿性［12］,添加生物炭后，重金屬污染土壤pll值一般會較對照升高。王鶴發(fā)現(xiàn)生物炭不僅可以通過簡單吸附來降低有效態(tài)鉛含量，還能通過提高pH值和有機(jī)質(zhì)含量來促進(jìn)有效態(tài)鉛向其他形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低土壤中鉛的生物有效性［13］o高瑞麗等在鉛、鎘復(fù)合污染土壤屮施用生物炭培養(yǎng)30d后發(fā)現(xiàn)添加生物炭處理的pH值比未添加生物炭處

7、理的升高了0.31?1.05,降低鉛、鎘的生物冇效性，促進(jìn)鉛、鎘向更穩(wěn)定的形態(tài)轉(zhuǎn)化［14］。郭素華等在鉛污染土壤屮加入玉米秸稈生物炭后，土壤pH值升高了0.43-1.32,當(dāng)生物炭添加量為1%?5%之間時，施用量越多，鉛生物有效性越低；添加量為5%時，鉛生物可利用態(tài)降低22?21%［15］。丁文川等向鉛和鎘污染土中添加生物炭后，土壤pH值較對照上升了0.35-0.86單位值，土壤中重金屬的酸可提取態(tài)含量下降，殘渣態(tài)含量上升，且熱解溫度越高的生物炭對鉛的修復(fù)效果越好，因為熱解溫度影響了牛物炭化學(xué)組成結(jié)構(gòu)，改變了重金屬

8、的吸附機(jī)理，從而對牛物炭土壤重金屬穩(wěn)定效果產(chǎn)生顯著的影響［16］。因此，土壤pH值的調(diào)節(jié)在土壤重金屬修復(fù)過程中起著非常關(guān)鍵的作用。3.2生物炭對土壤有機(jī)質(zhì)的影響土壤有機(jī)質(zhì)也是影響重金屬生物有效性的重要因素，有機(jī)質(zhì)與重金屬離子之間可產(chǎn)生靜電吸附、絡(luò)合作用[17],影響重金屬的可移動性。有機(jī)質(zhì)與重金屬離子形成配位絡(luò)合物，降低其移動性和生物有效性。比起土壤中的其它