生物质炭添加对重金属在土壤中迁移的影响文献综述

 2021-10-23 09:10

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一、生物质炭的性质概述生物质炭一词最先出现于有关亚马逊河流域生态和农业方面的研究论文。

其定义为:富含碳的生物质在缺氧或者无氧的条件下通过高温裂解或者不完全燃烧生成的一种含碳量大、孔隙结构复杂的固体物质[1]。

1.比表面积生物质炭表面疏松多孔性的特征,使其具有较高的表面能和较大的比表面积,孔隙度是影响生物质炭比表面积的关键因素。

由于多孔结构和巨大表面积的特性,生物质炭 在施入土壤中后可提高土壤水分和养分的吸持量,而氧化后的生物质炭对砂质土壤持水量的提高有着明显效果,同时它还能增加土壤有机质和土壤有效性营养元素的含量,调控土壤微环境,促进植物生长[2]。

2.表面官能团生物质炭的表面具有丰富的含氧官能团,羧基、羰基、酚羟基、吡喃酮等少数极性官能团构成了生物质炭良好的吸附特性,生物质炭在施入土壤后产生的持水性与极性官能团的数量成正比,且随着生物质炭施入土壤中的时间越久,生物质炭表面的阳离子交换量越高。

3.表面结构从宏观结构上看,生物质炭具多孔性,因此具有较大的比表面积和较高的表面能。

从微观结构上看,生物质炭的主要构成是紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层。

在元素组成上,主要由碳、氢、氧、氮等元素组成,同时含有大量磷、硫、钾等植物所需的营养元素;在pH上,般呈碱性(pH7-12);在表面交换性能上,多项报道表明[3]生物质炭能增加土壤中的阳离子交换量,表面含有丰富的-COOH、-OH和-CO等含氧官能团和碱性离子这些性质是影响阳离子交换能力的重要因素[4]。

二、影响生物质炭对重金属迁移行为的效应的因素生物质炭可以作为土壤改良剂使用,改善土壤的团聚体结构,提高土壤的保肥能力,生物质炭对重金属离子具有较好的吸附固定作用,可降低土壤中重金属的迁移性和有效性,从而保护植物生长,降低植物中的重金属含量[5]。

研究表明,不同原料的生物质炭对土壤淋溶液中的重金属离子吸附程度不同[6],杨惟薇等人[7]以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法制备生物炭,研究在不同培养时间条件下生物炭施入潮土后对土壤基本性质及土壤中镉化学形态的影响,结果表明4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭>水稻秸秆生物炭>木薯秆生物炭>甘蔗叶生物炭。

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