摘要：生物炭是在一定的温度、限氧（或隔氧）条件下通过热解生物质得到的产物，通过介绍生物炭的概念、制备方法、理化性质等方面来提出生物炭治理土壤重金属污染的方法。利用生物炭或将生物炭与其他材料结合，可以作为治理重金属污染的一条途径，如利用生物炭的吸附作用来修复污染的土壤，可以降低重金属离子的生物有效性，对降低植物体内重金属含量也有一定的效果。但是当前的研究和修复手段仍然存在不足，期望寻找到环保、科学、合理的材料和技术来修复土壤中的重金属污染。
关键词：生物炭；土壤；重金属污染；吸附作用
中图分类号：TQ424.1+9：X53-1 文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2018）14-0005-05
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.14.001 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Abstract： Biochar is a product obtained by pyrolysis of biomass under certain temperature and oxygen-limited（or oxygen-blocking） conditions. The method of biochar treatment of heavy metal pollution in soil is proposed by introducing the concept， preparation method and physicochemical properties of biochar. The use of biochar or the combination of biochar with other materials can be used as a way to control heavy metal pollution. The use of biochar adsorption to repair contaminated soil can reduce the bioavailability of heavy metal ions and reduce the heavy metal content in plants. However， current research and repair methods still have shortcomings， and it is expected to find environmentally friendly， scientific and reasonable materials and techniques to repair heavy metal pollution in the soil.
Key words： biochar； soil； heavy metal pollution； adsorption
当前全球的环境污染主要是指土壤及地下水的污染，根据《全国土壤污染调查公报》公开的数据，截至2014年，全国土壤环境状况不容乐观，矿区工厂的周围均有不同程度的重金属污染，人为活动是造成环境污染的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1%，污染类型以无机型为主，主要有Cd、Hg、As、Cu等，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。重金属污染的土壤周围主要是化工厂、采矿场和冶金厂，冶金等工业活动是造成重金属污染的主要原因。重金属污染的土壤肥力较差，生长的植物体内重金属含量高，人或动物摄入后，重金属在体内积累，会造成中毒，严重的甚至威胁人类生命，但是冶炼厂、电池加工厂造成的Pb中毒事件仍不断发生。现在对环境污染的新研究方向是应用生物炭技术修复重金属污染的土壤，同时还能处理农业、畜牧业产生的废弃物。生物炭是指在高温裂解技术下将生物质材料在无氧或低氧条件下炭化而成的物质，通过扫描电子显微镜观察到生物炭内部是疏松多孔的结构，这种结构增加了生物炭的比表面积、吸附能力、氧化能力和阳离子交换能力。生物炭的研究可以避免燃烧秸秆等资源浪费，减少CO2产生量和排放，减缓全球变暖[1]。制备生物炭的原料多种多样，有工业废弃物（如酒糟）、农业废弃物（秸秆、稻壳、蔗渣等）、制药废弃物（如中药药渣）、城市垃圾（污泥）等，生物炭的制备不但可以将废物重新利用，将资源最优化分配，还减小了对空气、土壤和水资源的污染[2]，但是制备生物炭的过程中产生的有毒物质，如多環芳烃对土壤和水生生物的影响仍然不明确[3]。目前国内外生物炭技术在农业方面的应用主要是处理农业废弃物和修复污染的土壤[4]，生物炭可以通过影响土壤中的养分循环起到改良土壤的作用[5]。由于生物炭具有芳香族的结构，使其可溶性较低，熔点和沸点较高。在不同温度条件和设备下，秸秆炭化裂解的过程不同，组成成分、结构及对重金属污染物的吸附能力仍有待研究，在最优化的条件下才能制备生产数量和质量最佳的生物炭产品。目前，已经有一些企业开始探索利用森林和地质储存的生物炭开展经济活动[6]，推广生物炭的应用对于降低土壤中的重金属含量、植物体内的重金属含量是有效途径之一。全球范围内生物炭的研究者应该进行跨地域的经验共享，才能更好地研究生物炭对环境的效应，降低生产成本，推广生物炭应用，做大生物炭产业。
1 生物炭概述
1.1 生物炭的制备技术
传统制备生物炭的技术主要是通过闷烧和热裂解技术，新型的生物炭制备手段和技术主要有限氧热解法、微波裂解技术（微波加热时，使系统内的热量均匀分布，属于内加热方式，对生物质的尺寸没有太多限制，具有较大的应用前景，但是制备生物炭设备的价格昂贵，所以没有得到大范围推广[7]）、激光和等离子体裂解技术、水热炭化技术（反应条件温和，生物炭产量较高，被认为是制备生物炭较为理想的方法[8]）等。实验室制备少量的生物炭多采用马弗炉加热，操作简单[9]。
