土壤污染修復(fù)中生物質(zhì)炭的應(yīng)用研究.pdf

<p>資源節(jié)約與環(huán)保 2018 年第 8 期摘 要： 在介紹生物質(zhì)炭基本性質(zhì) 、特點(diǎn)和作用的基礎(chǔ)上 ，對(duì)其在石油烴類(lèi) 、農(nóng)藥類(lèi) 、多環(huán)芳烴類(lèi)污染修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析 ， 最后得出在多種土壤污染類(lèi)型中使用生物質(zhì)炭都能起到良好修復(fù)作用的結(jié)論 。關(guān)鍵詞： 生物質(zhì)炭 ；土壤污染修復(fù) ；研究引言土壤污染是經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須面對(duì)的問(wèn)題，而在污染的土壤當(dāng)中使用生物質(zhì)炭進(jìn)行修復(fù)處理，不僅能保證修復(fù)效果，而且還能使各領(lǐng)域廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化，減少其它高價(jià)值原料的應(yīng)用 。1 生物質(zhì)炭性質(zhì)所謂生物質(zhì)炭，實(shí)際上就是由含有碳的某種生物質(zhì)在少氧環(huán)境下經(jīng)裂解，或不完全燃燒后生成的物質(zhì) 。生物質(zhì)炭常用生產(chǎn)原材料包括：農(nóng)業(yè)廢料，林加工副產(chǎn)物，食品加工廢棄物與城市污泥 。將這些原材料制成生物質(zhì)炭，除了能實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，還能減少環(huán)境污染 。生物質(zhì)炭由單 、多環(huán)芳香化合物構(gòu)成，生物學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定性均很強(qiáng)；組成元素包括碳 、氫 、氧 、氮，還有其它植物中含有的營(yíng)養(yǎng)元素，如鈣 、鎂 、鉀 、硫等，通常為堿性， pH 值在 5-12 范圍內(nèi)；孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且比表面積很大，能提供很強(qiáng)的吸附力；結(jié)構(gòu)表面有多種類(lèi)型的含氧官能團(tuán)，能提高陽(yáng)離子實(shí)際交換量1。生物質(zhì)炭的許多性質(zhì)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(duì)精度有較高要求的行業(yè)，而土壤修復(fù)中如果使用活性炭，則顯得不夠經(jīng)濟(jì)，生物質(zhì)炭的出現(xiàn)填補(bǔ)這一方面的不足 。2 土壤污染修復(fù)中的生物質(zhì)炭具體應(yīng)用分析2.1 污染去除機(jī)理（ 1）生物質(zhì)炭具有一定堿性，且為典型的多孔結(jié)構(gòu)，能保持空氣及水分，可為微生物大量聚集創(chuàng)造良好條件 。在土壤當(dāng)中適量加入生物質(zhì)炭，能激發(fā)微生物活性，增強(qiáng)對(duì)污染物進(jìn)行的代謝 。（ 2）因生物質(zhì)炭為多孔結(jié)構(gòu)，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(duì)土壤的修復(fù)提供輔助 。（ 3）生物質(zhì)炭本身具有吸附力，能將土壤中的污染物吸附至自身周?chē)?，降低污染物濃度，并使污染物降解及遷移規(guī)律發(fā)生變化 。（ 4）生物質(zhì)炭含有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以固定大分子顆粒，同時(shí)還具有強(qiáng)極性，能對(duì)污染物產(chǎn)生較強(qiáng)的親和力，以去除污染物 。2.2 石油烴類(lèi)污染修復(fù)常出現(xiàn)于加油站和石油加工場(chǎng)地等，采用生物質(zhì)炭，能加快污染物降解 。Bushnaf 等按照 20g/kg 的用量向石油烴類(lèi)污染土壤中添加生物質(zhì)炭，雖然生物質(zhì)炭的添加使污染物被吸附量明顯增加，但分支 、支鏈和環(huán)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(zhì)炭相比，降解速度明顯增加 。此外，生物質(zhì)炭憑借其比表面積，能為特殊微生物提供穩(wěn)定載體，使這些特殊微生物更好的發(fā)揮作用 。2.3 農(nóng)藥類(lèi)污染修復(fù)農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有大范圍應(yīng)用，在保證產(chǎn)量的同時(shí)也造成了一定程度的環(huán)境污染 。其中，土壤直接受到農(nóng)藥的污染 。生物質(zhì)炭針對(duì)土壤的農(nóng)藥污染問(wèn)題，集中于把生物質(zhì)炭視作農(nóng)藥產(chǎn)品緩釋載體 。向農(nóng)田土壤添加生物質(zhì)炭，能改變農(nóng)藥污染物降解及轉(zhuǎn)化規(guī)律 。相關(guān)研究表明，向農(nóng)田土壤中按照 10-100t/hm2的用量添加生物質(zhì)炭，能對(duì)西瑪津分布及生物利用性產(chǎn)生直接影響，表現(xiàn)為生物質(zhì)炭可以強(qiáng)烈吸附西瑪津，減少地表徑流 。生物質(zhì)炭不同用量對(duì)農(nóng)藥污染物修復(fù)有不同作用效果，比如：當(dāng)用量為 20、40g/kg 時(shí)，它能對(duì)異丙隆進(jìn)行有效吸附；而當(dāng)用量減少到 1g/kg 時(shí)，將失去對(duì)異丙隆的吸附能力 。2.4 多環(huán)芳烴污染修復(fù)對(duì)多環(huán)芳烴而言，它最大的特點(diǎn)在于具有持久性 。這種化合物經(jīng)常處在土壤顆粒以上，不容易發(fā)生變化 。而一旦被生物體吸收，則會(huì)產(chǎn)生放大與富集，造成嚴(yán)重的危害 。向這種土壤中加入生物質(zhì)炭能使污染物不斷向生物質(zhì)炭中轉(zhuǎn)移，以達(dá)到降低污染物濃度的作用 。此外，生物質(zhì)炭還能用于城市污泥有效改良，研究表明，它能作為一種調(diào)理劑抑制多環(huán)芳烴等污染物的擴(kuò)散遷移，解決在農(nóng)用領(lǐng)域使用污泥產(chǎn)生的污染 。3 生物質(zhì)炭修復(fù)土壤污染的經(jīng)濟(jì)性生物質(zhì)炭的核心意義在于 “變廢為寶 ”，即生物質(zhì)炭加工原料主要采用其它產(chǎn)業(yè)的廢料，這就從原料上極大的降低了經(jīng)濟(jì)成本，而且它即使在正常土壤中應(yīng)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(guó) 、德國(guó)等實(shí)驗(yàn)中取得良好成果，特別適用于土壤貧瘠的地區(qū) 。因此，對(duì)于生物質(zhì)炭，無(wú)論是生產(chǎn)制備還是使用效果，其具有的經(jīng)濟(jì)性都是毋庸置疑的，它也是土壤修復(fù)領(lǐng)域主要發(fā)展趨勢(shì)，已達(dá)成國(guó)際共識(shí) 。結(jié)語(yǔ)綜上所述，在污染的土壤中加入生物質(zhì)炭，能對(duì)污染物進(jìn)行有效吸附，同時(shí)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(fā)揮出穩(wěn)定長(zhǎng)效的作用，真正減少土壤當(dāng)中的有害污染物 。參考文獻(xiàn)1 崔立強(qiáng) ,楊亞鴿 ,嚴(yán)金龍 ,丁成 .生物質(zhì)炭修復(fù)后污染土壤鉛賦存形態(tài)的轉(zhuǎn)化及其季節(jié)特征 J. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) ,2014,30(02):233-239.作者簡(jiǎn)介閆海英（ 1981-），男，河北唐山，工程師，主要從事地質(zhì) 、礦產(chǎn)勘查等工作 。土壤污染修復(fù)中生物質(zhì)炭的應(yīng)用研究閆海英（河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì) 河南鄭州 451150）41DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2018.08.032</p>