土壤污染修复中生物质炭的应用研究.pdf

<p>资源节约与环保 2018 年第 8 期摘 要： 在介绍生物质炭基本性质 、特点和作用的基础上 ，对其在石油烃类 、农药类 、多环芳烃类污染修复中的应用进行分析 ， 最后得出在多种土壤污染类型中使用生物质炭都能起到良好修复作用的结论 。关键词： 生物质炭 ；土壤污染修复 ；研究引言土壤污染是经济发展必须面对的问题，而在污染的土壤当中使用生物质炭进行修复处理，不仅能保证修复效果，而且还能使各领域废弃物实现资源化，减少其它高价值原料的应用 。1 生物质炭性质所谓生物质炭，实际上就是由含有碳的某种生物质在少氧环境下经裂解，或不完全燃烧后生成的物质 。生物质炭常用生产原材料包括：农业废料，林加工副产物，食品加工废弃物与城市污泥 。将这些原材料制成生物质炭，除了能实现废弃物的资源化，还能减少环境污染 。生物质炭由单 、多环芳香化合物构成，生物学及化学稳定性均很强；组成元素包括碳 、氢 、氧 、氮，还有其它植物中含有的营养元素，如钙 、镁 、钾 、硫等，通常为碱性， pH 值在 5-12 范围内；孔隙结构较为复杂，且比表面积很大，能提供很强的吸附力；结构表面有多种类型的含氧官能团，能提高阳离子实际交换量1。生物质炭的许多性质都与活性炭相似，但成本及原材料却有着较大的差别 。其中，活性炭适用于污水深度处理和制药等对精度有较高要求的行业，而土壤修复中如果使用活性炭，则显得不够经济，生物质炭的出现填补这一方面的不足 。2 土壤污染修复中的生物质炭具体应用分析2.1 污染去除机理（ 1）生物质炭具有一定碱性，且为典型的多孔结构，能保持空气及水分，可为微生物大量聚集创造良好条件 。在土壤当中适量加入生物质炭，能激发微生物活性，增强对污染物进行的代谢 。（ 2）因生物质炭为多孔结构，并且比表面积较大，所以可形成具有特殊功能的载体，为微生物对土壤的修复提供辅助 。（ 3）生物质炭本身具有吸附力，能将土壤中的污染物吸附至自身周围，降低污染物浓度，并使污染物降解及迁移规律发生变化 。（ 4）生物质炭含有的复杂结构可以固定大分子颗粒，同时还具有强极性，能对污染物产生较强的亲和力，以去除污染物 。2.2 石油烃类污染修复常出现于加油站和石油加工场地等，采用生物质炭，能加快污染物降解 。Bushnaf 等按照 20g/kg 的用量向石油烃类污染土壤中添加生物质炭，虽然生物质炭的添加使污染物被吸附量明显增加，但分支 、支链和环状烷烃等的降解速度明显加快，使整体降解速度提高，和添加生物质炭相比，降解速度明显增加 。此外，生物质炭凭借其比表面积，能为特殊微生物提供稳定载体，使这些特殊微生物更好的发挥作用 。2.3 农药类污染修复农药在农业生产领域有大范围应用，在保证产量的同时也造成了一定程度的环境污染 。其中，土壤直接受到农药的污染 。生物质炭针对土壤的农药污染问题，集中于把生物质炭视作农药产品缓释载体 。向农田土壤添加生物质炭，能改变农药污染物降解及转化规律 。相关研究表明，向农田土壤中按照 10-100t/hm2的用量添加生物质炭，能对西玛津分布及生物利用性产生直接影响，表现为生物质炭可以强烈吸附西玛津，减少地表径流 。生物质炭不同用量对农药污染物修复有不同作用效果，比如：当用量为 20、40g/kg 时，它能对异丙隆进行有效吸附；而当用量减少到 1g/kg 时，将失去对异丙隆的吸附能力 。2.4 多环芳烃污染修复对多环芳烃而言，它最大的特点在于具有持久性 。这种化合物经常处在土壤颗粒以上，不容易发生变化 。而一旦被生物体吸收，则会产生放大与富集，造成严重的危害 。向这种土壤中加入生物质炭能使污染物不断向生物质炭中转移，以达到降低污染物浓度的作用 。此外，生物质炭还能用于城市污泥有效改良，研究表明，它能作为一种调理剂抑制多环芳烃等污染物的扩散迁移，解决在农用领域使用污泥产生的污染 。3 生物质炭修复土壤污染的经济性生物质炭的核心意义在于 “变废为宝 ”，即生物质炭加工原料主要采用其它产业的废料，这就从原料上极大的降低了经济成本，而且它即使在正常土壤中应用，也能在不造成任何影响的前提下提高土壤肥力，这方面的作用已在美国 、德国等实验中取得良好成果，特别适用于土壤贫瘠的地区 。因此，对于生物质炭，无论是生产制备还是使用效果，其具有的经济性都是毋庸置疑的，它也是土壤修复领域主要发展趋势，已达成国际共识 。结语综上所述，在污染的土壤中加入生物质炭，能对污染物进行有效吸附，同时与微生物积极配合，能加快污染物自身降解，也可以缓释剂的形式抑制降解，以发挥出稳定长效的作用，真正减少土壤当中的有害污染物 。参考文献1 崔立强 ,杨亚鸽 ,严金龙 ,丁成 .生物质炭修复后污染土壤铅赋存形态的转化及其季节特征 J. 中国农学通报 ,2014,30(02):233-239.作者简介闫海英（ 1981-），男，河北唐山，工程师，主要从事地质 、矿产勘查等工作 。土壤污染修复中生物质炭的应用研究闫海英（河南省煤田地质局一队 河南郑州 451150）41DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2018.08.032</p>