前言

土壤是人類賴以生存環(huán)境的重要組成部分，進(jìn)入土壤的各種污染物會(huì)與土壤顆粒相互作用，被吸附而進(jìn)入土壤內(nèi)部，尤其是重金屬污染物不能被降解，會(huì)在土壤中發(fā)生積累，超過(guò)了土壤自身的承受能力時(shí)就會(huì)造成污染。土壤重金屬污染與大氣污染和水體污染相比，具有長(zhǎng)期性、不可逆性、隱蔽性和不可降解性等特點(diǎn)，又因?yàn)橥寥琅c人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)息息相關(guān)，直接影響農(nóng)產(chǎn)品的安全，因此，世界各國(guó)政府都非常重視重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究。總的來(lái)說(shuō)，修復(fù)土壤重金屬污染的主要途徑包括去除化和穩(wěn)定化兩種，前者是指從土壤中去除重金屬污染物，使其存留濃度接近或者達(dá)到限量標(biāo)準(zhǔn)，后者改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定而降低活性。而按照修復(fù)技術(shù)的原理，可主要分為三大體系，即物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。其中，由于微生物的生長(zhǎng)代謝及其代謝產(chǎn)物具有特殊的機(jī)理，并且它們具有適應(yīng)惡劣自然環(huán)境的潛力，因此可以用于有針對(duì)性地處理土壤重金屬污染物。生物強(qiáng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中常常遇到的問(wèn)題是污染物對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生毒性，因此，該技術(shù)中第一步是如何獲得對(duì)目標(biāo)污染物具有高耐受性的活性微生物。在取得了高耐受性的活性微生物后，為加快對(duì)目標(biāo)污染物的修復(fù)速率，可以通過(guò)施加輔助營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為微生物的生長(zhǎng)提供碳源、氮源等能源物質(zhì)，促進(jìn)外源微生物的生長(zhǎng)繁殖。此外，直接施加活性微生物的方法雖然簡(jiǎn)單易行，但是活性微生物非常容易流失，或者索性被其他微生物吞噬，因此可以將外源微生物先吸附于載體上，再?gòu)?fù)合施入土壤修復(fù)體系，載體物質(zhì)可以為活性微生物的生長(zhǎng)繁殖提供保護(hù)區(qū)域和營(yíng)養(yǎng)源，有利于活性微生物對(duì)新的環(huán)境較快適應(yīng)。生物炭質(zhì)材料是由生物殘?bào)w（如植物秸稈和動(dòng)物糞便等）在完全或部分缺氧情況下，經(jīng)高溫慢熱（通常低于700℃）產(chǎn)生的一類難溶、穩(wěn)定、富含碳素、高度芳香化的固態(tài)物質(zhì)。生物炭可以改良土壤、調(diào)節(jié)溫室氣體的減排以及修復(fù)受污染場(chǎng)地，以其各方面存在的較強(qiáng)應(yīng)用潛力，生物炭成為了一種環(huán)境友好的新型材料，引起了廣泛的關(guān)注。生物炭作為改良劑加入土壤中，可以改變土壤微生物的活性、物種豐度和群落結(jié)構(gòu)組成，能夠?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)提供養(yǎng)分，而且生物炭的引入會(huì)導(dǎo)致土壤pH 值的改變，同時(shí)增加植物必需元素的可利用性，促進(jìn)植物生長(zhǎng)；此外，生物炭為多孔性物質(zhì)，可以在為微生物的復(fù)合提供更大的空間的同時(shí)，為重金屬離子提供大量的吸附點(diǎn)位，有效降低土壤中重金屬污染物的生物可利用性。因此，生物炭質(zhì)材料成為生物強(qiáng)化技術(shù)中微生物的重要輔助營(yíng)養(yǎng)源與載體，不僅可以提高土壤肥力，改善土壤生境，為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和棲息場(chǎng)所，而且可以吸附固定土壤中的重金屬污染物。將生物炭質(zhì)材料作為高效微生物的載體，二者復(fù)合用于重金屬污染土壤的生物強(qiáng)化修復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤重金屬的原位修復(fù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的就地取材、二次利用以及生物強(qiáng)化技術(shù)修復(fù)土壤重金屬?gòu)?fù)合污染提供了新的思路。

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編著者

2017年2月