文献综述(或调研报告):
改性生物炭在土壤中对重金属的固化稳定及迁移特性的综述汇报
一、重金属污染土壤的现状
目前,世界各国土壤都有不同程度的重金属污染,通过参照大量采样统计数据以及调查研究的文献,土壤重金属污染主要有锌、砷、锰、镍、铜、汞、钴等金属元素污染。欧洲一些地区土壤中镉、锌、铅、锰、砷等重金属的含量也超出了正常范围。美国一些地区也受到了不同程度的重金属污染,污染的重金属种类也较多,有镉、砷、砷、铅等,如今得到了较好的处理[1]。中国作为发展中国家以及工业、农业大国,重金属污染的问题比较复杂,其中包括镉、锌、铅、锰、砷等重金属的污染。
世界上多数国家的土壤重金属污染来源主要为工业排放。其中Pb、Zn、Ni、Cu、Fe的污染较为普遍,在大多数工厂的排放物中这些元素都含有较高的含量以及比例,Mn、Zn主要来源于纺织工业,Cr主要来源于皮革工业。重金属进入到土壤的主要方式有如下几种:①大气沉降:电厂、黑色冶金、石油开采和加工、运输、有色冶金以及建筑材料开采和生产等工业产生的废气被排入大气,其中的重金属随着废气的排放进入大气,再通过干、湿沉降进入到土壤和水体中。②污染灌溉:一些不法的商家使用城市下水道污水、工业废水、排污河污水以及超标的地下水等进行灌溉,从而使重金属元素随着灌溉直接进入地下环境中,对土壤、地下水环境造成严重的危害。③农药、化肥和塑料薄膜的使用:用含有 Pb、Cd、Hg、As 等元素的农药和不合理地施用化肥会使重金属直接进入土壤,并且在土壤中迁移转化成其较为稳定的形态[2]-[5]。
二、生物炭概述
生物炭的定义很多,其中常见的定义是:生物质材料(例如木头、叶片或者粪便)在密闭空间或缺氧条件下,经过相对较低的温度(小于700℃)热解产生的一种含碳丰富的产物[6]。国际生物碳联盟(IBI)对于生物炭作了标准化的定义:在缺氧环境下生物质通过热化学转化形成的一种固体材料。
全球对生物质炭开展研究起源于对亚马逊盆地中部黑色土壤(Terra Preta)的认识。2007年第一届国际生物质炭会议在澳大利亚举办后,生物质炭成为了全球科技工作者关注的焦点和研究热点。2009年《Nature》连续发表文章指出生物炭在固碳减排、土壤改良和环境污染治理中的潜在应用前景[7],[8]。国际生物炭联盟(International Biochar Initiative,IBI)的成立使得国际社会关于生物质炭的研究逐渐“升温”并呈现快速发展趋势。目前国内外关于生物质炭的应用研究主要集中在土壤改良、温室气体减排、受污染环境的治理与修复等农业与环境的应用领域,除此之外,生物质炭的利用对生物质能的推广与应用、废弃生物质资源化利用以及功能材料等领域也有着极高的应用价值和重要的现实意义。
2.1生物质原料
目前对于原材料的选择大致可归为三类,一类属于动物粪便,如牛粪,鸡粪等;一类属于植物类,如秸秆和稻壳等;最后一类属于污泥类,如废水处理厂的底泥等。
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