改性雞糞炭的制備及其修復重金屬污染土壤的分析

李峰森 侯振來 王澤川 吳雙

摘?要：針對目前國內雞糞炭的制備以其及修復重金屬污染土壤方面的問題開展調查研究，發現其目前存在著大量的問題，因此提出了改性雞糞炭制備的新方法，并對此方法在修復重金屬污染土壤方面進行了詳細的實驗分析。對我國在雞糞炭的制備及其修復重金屬污染土壤方面的研究，具有一定的促進作用。

關鍵詞：改性雞糞炭;重金屬污染;固定作用

1引言

重金屬污染嚴重危害著生態平衡和人類的身體健康，因此對于土壤中的重金屬污染的治理工作顯得尤為緊迫。相比于木質纖維素類材料，雞糞便中含有更為豐富的有機質以及植物養分，因此雞糞被作為一種土壤改良劑廣泛的運用于土壤改良。因此，對雞糞炭傳統的制備方法進行改性，使改性后的雞糞炭對于重金屬的固定能力得到極大地提升，同時降低磷、鉀、鈣和鎂等在生物炭中得到富集。由此可見，雞糞炭在修復重金屬污染土壤方面和改善土壤肥性方面有極大的作用。因此，對于改性雞糞炭技術研究符合我國的可持續發展的戰略目標，對于恪守我國18億畝耕地紅線具有重要的現實意義。

2雞糞炭的改性研究

2.1 傳統雞糞炭制備的相關問題

雞糞炭是指雞糞經過缺氧熱解制備的一類含碳物質，因其多孔，比表面積大，含有多種官能團的特點，因此雞糞炭對于重金屬具有較強的吸附作用。但目前雞糞炭還存在對重金屬的固定能力比較弱，作用效率低的缺點，嚴重制約著雞糞炭的具體應用。同時，在雞糞炭的制備過程中，通常會伴隨著生物質材料中有機組分的分解及揮發，無機養分如磷、鉀、鈣和鎂等都會在生物炭中得到富集，因此雞糞炭對于土壤環境的氮磷負荷具有較大的影響[1]。

2.2 雞糞炭的改性制備方法

為了解決目前阻礙雞糞炭制備和修復重金屬污染土壤方面的問題，通過在不同溫度的無氧條件下熱解制備雞糞炭。隨后在密閉容器中經臭氧氧化處理，對雞糞炭加以改性。最終目的是使改性雞糞炭的物理性質、化學性質都有較大幅度的改變，增加其在修復重金屬污染土壤方面的效果。進而，通過對改性生物炭對重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr的固定能力及反應機理和改性生物炭中重金屬在土壤中的形態轉化和微觀過程進行分析，尋找雞糞的炭化轉化率高、雞糞炭具有更大的表面積、雞糞炭含有更多的官能團時的制備條件，為改性雞糞炭的大量制備提供實驗依據。

3改性雞糞炭修復重金屬污染土壤的應用分析

3.1改性雞糞炭的應用現狀

目前我國對于改性雞糞炭的利用主要體現在作為改性雞糞炭肥和修復重金屬污染土壤兩方面。改性雞糞炭之所以能夠作為肥料，是因為雞糞中含有大量P、N等營養元素，它們可以有效地促進植物的生長，同時減少化肥的施加用量。除此之外，相對于畜禽糞便本身，生物炭的運輸及處理則容易得多，這樣更有利于達到資源的有效利用，降低了高密度養殖業地區較高的土壤環境氮磷負荷。由于改性雞糞炭的較好的可運輸性和廉價性，為改性雞糞炭在修復重金屬污染土壤方面的應用奠定了基礎。但由于目前技術原因和經濟原因，導致改性雞糞炭在修復重金屬污染土壤方面沒有發揮更好的作用。因此需要對改性雞糞炭的制備技術、經濟成本和固定能力進行詳細的研究分析，從而更有效的推動改性雞糞炭的廣泛應用[2]。

3.2改性雞糞炭的應用前景

改性雞糞炭的優勢在于對于重金屬具有較強的固定能力，因此改性雞糞炭可以廣泛地應用于對重金屬污染土壤的修復。改性雞糞炭在制備過程中解決了傳統雞糞處理過程中的諸如惡臭、殘留抗生素以及致病菌等一系列問題[3]。而且改性雞糞炭中保留了大量的植物生長所需要的營養元素，對于修復后的土壤生態系統恢復具有一定的積極作用。隨著我畜牧業的快速發展，雞糞的產量也在不斷的增加。由于雞糞的數量是時時刻刻的增加，而雞糞炭肥的利用卻是有限的。因此改性雞糞炭在修復重金屬污染土壤方面的廣泛利用，為雞糞的資源化利用開辟了一個新途徑。由于目前對于雞糞炭的科學研究成果不是很多，導致人們對于雞糞炭的了解也不是很多，因此改性雞糞炭還有巨大的挖掘潛力。如加大人力和物力的投入，其發展前景是不可估量的。

4結論

土地是我們人類賴以生存的重要基礎，土壤為人類提供了生存棲息之地，但這個生存環境卻在不斷遭受著重金屬的破壞。生物炭是修復重金屬污染土壤的重要方式，因此對于生物炭的研究尤為重要。改性雞糞炭作為一種新型的生物炭，它能夠有效地吸附土壤中的重金屬元素，減少重金屬元素在植物體內的富集。同時改性雞糞炭優良的性能，促進了雞糞的有效利用，減少了由于處理雞糞而造成的環境污染問題，這也無疑將給社會帶來重要的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]?閆翠俠，賈宏濤，孫濤，迪娜·吐爾生江，羅文文，謝廈，孫約兵.雞糞生物炭表征及其對水和土壤鎘鉛的修復效果[J].農業工程學報，2019，35（13）：225～233.

[2]?李飛躍，吳旋，李俊鎖，謝越，范行軍，蔡永兵，趙健榮.禽畜糞便生物炭固碳量、養分的估算及田間施用潛在風險預測[J].農業環境科學學報，2019，38（9）：2202～209.

[3]?余高，陳芳，謝英荷、侯健偉，譚杰斌.農業有機廢棄物資源化利用潛力與安全性評價 [J].河南農業科學，2020，49（3）：79～87.

作者簡介：李峰森（1998-），男，漢族，山東省菏澤人，本科在讀，給排水科學與工程專業。

基金項目：吉林省大學生創新創業訓練計劃項目（201910191104）