土壤污染修復中生物質炭的應用研究

閆海英

（河南省煤田地質局一隊 河南鄭州 451150）

引言

土壤污染是經濟發展必須面對的問題，而在污染的土壤當中使用生物質炭進行修復處理，不僅能保證修復效果，而且還能使各領域廢棄物實現資源化，減少其它高價值原料的應用。

1 生物質炭性質

所謂生物質炭，實際上就是由含有碳的某種生物質在少氧環境下經裂解，或不完全燃燒后生成的物質。生物質炭常用生產原材料包括：農業廢料，林加工副產物，食品加工廢棄物與城市污泥。將這些原材料制成生物質炭，除了能實現廢棄物的資源化，還能減少環境污染。

生物質炭由單、多環芳香化合物構成，生物學及化學穩定性均很強；組成元素包括碳、氫、氧、氮，還有其它植物中含有的營養元素，如鈣、鎂、鉀、硫等，通常為堿性，pH值在5-12范圍內；孔隙結構較為復雜，且比表面積很大，能提供很強的吸附力；結構表面有多種類型的含氧官能團，能提高陽離子實際交換量[1]。

生物質炭的許多性質都與活性炭相似，但成本及原材料卻有著較大的差別。其中，活性炭適用于污水深度處理和制藥等對精度有較高要求的行業，而土壤修復中如果使用活性炭，則顯得不夠經濟，生物質炭的出現填補這一方面的不足。

2 土壤污染修復中的生物質炭具體應用分析

2.1 污染去除機理

（1）生物質炭具有一定堿性，且為典型的多孔結構，能保持空氣及水分，可為微生物大量聚集創造良好條件。在土壤當中適量加入生物質炭，能激發微生物活性，增強對污染物進行的代謝。

（2）因生物質炭為多孔結構，并且比表面積較大，所以可形成具有特殊功能的載體，為微生物對土壤的修復提供輔助。

（3）生物質炭本身具有吸附力，能將土壤中的污染物吸附至自身周圍，降低污染物濃度，并使污染物降解及遷移規律發生變化。

（4）生物質炭含有的復雜結構可以固定大分子顆粒，同時還具有強極性，能對污染物產生較強的親和力，以去除污染物。

2.2 石油烴類污染修復

常出現于加油站和石油加工場地等，采用生物質炭，能加快污染物降解。Bushnaf等按照20g/kg的用量向石油烴類污染土壤中添加生物質炭，雖然生物質炭的添加使污染物被吸附量明顯增加，但分支、支鏈和環狀烷烴等的降解速度明顯加快，使整體降解速度提高，和添加生物質炭相比，降解速度明顯增加。此外，生物質炭憑借其比表面積，能為特殊微生物提供穩定載體，使這些特殊微生物更好的發揮作用。

2.3 農藥類污染修復

農藥在農業生產領域有大范圍應用，在保證產量的同時也造成了一定程度的環境污染。其中，土壤直接受到農藥的污染。生物質炭針對土壤的農藥污染問題，集中于把生物質炭視作農藥產品緩釋載體。向農田土壤添加生物質炭，能改變農藥污染物降解及轉化規律。相關研究表明，向農田土壤中按照10-100t/hm2的用量添加生物質炭，能對西瑪津分布及生物利用性產生直接影響，表現為生物質炭可以強烈吸附西瑪津，減少地表徑流。生物質炭不同用量對農藥污染物修復有不同作用效果，比如：當用量為20、40g/kg時，它能對異丙隆進行有效吸附；而當用量減少到1g/kg時，將失去對異丙隆的吸附能力。

2.4 多環芳烴污染修復

對多環芳烴而言，它最大的特點在于具有持久性。這種化合物經常處在土壤顆粒以上，不容易發生變化。而一旦被生物體吸收，則會產生放大與富集，造成嚴重的危害。向這種土壤中加入生物質炭能使污染物不斷向生物質炭中轉移，以達到降低污染物濃度的作用。此外，生物質炭還能用于城市污泥有效改良，研究表明，它能作為一種調理劑抑制多環芳烴等污染物的擴散遷移，解決在農用領域使用污泥產生的污染。

3 生物質炭修復土壤污染的經濟性

生物質炭的核心意義在于“變廢為寶”，即生物質炭加工原料主要采用其它產業的廢料，這就從原料上極大的降低了經濟成本，而且它即使在正常土壤中應用，也能在不造成任何影響的前提下提高土壤肥力，這方面的作用已在美國、德國等實驗中取得良好成果，特別適用于土壤貧瘠的地區。因此，對于生物質炭，無論是生產制備還是使用效果，其具有的經濟性都是毋庸置疑的，它也是土壤修復領域主要發展趨勢，已達成國際共識。

結語

綜上所述，在污染的土壤中加入生物質炭，能對污染物進行有效吸附，同時與微生物積極配合，能加快污染物自身降解，也可以緩釋劑的形式抑制降解，以發揮出穩定長效的作用，真正減少土壤當中的有害污染物。