生物炭老化对土壤Zn钝化的影响研究
Research the
Effect of biochar aging on soil Zn passivation Aging effect of biochar on soil zinc passivation
生物炭对土壤锌的钝化效果老化
Study on the influence of soil Zn passivation aging of biochar
1.课题来源及研究的目的和意义
摘要：土壤是人类赖以生存，发展的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。

随着经济的迅速发展，人类活动对土壤环境日益加剧的干扰导致土壤环境质量下降，进入土壤中的重金属污染物质逐渐积累，土壤重金属污染日益加剧，最终对食品安全和人体健康产生威胁，对土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。

本文重点综述了生物炭老化对土壤中Zn钝化作用的影响,分析生物炭作为土壤添加剂老化时间对土壤pH值，DOC，总C，总N。

重金属全量以及土壤中Zn的各个形态含量变化的影响效应，为生物炭在土壤中的应用研究提供依据，对今后研究的重点进行展望。

前言
重金属污染土壤的修复有移位修复，原位修复，化学修复，生物修复等方法。

原位修复比移位修复生快速，高效，投资抵，成本低，技术要求低等特点；生物修复方法比化学修复低成本，低污染，所以研究原位的生物修复剂成为热点。

物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。

[近年来，生物炭作为良好的重金属污染土壤的修复剂，土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。

生物炭具有高比表面积、孔隙率和离子交换能力，有很强的稳定性和吸附性可以吸附固定重金属，其作为改良剂修复重金属污染土壤具有可行性。

用生物炭的固持作用改变重金属污染物在土壤中的化学形态和迁移方式，钝化重金属，从而降低重金属的生物有效性和迁移性，减少植物对重金属的吸收，对于修复土壤重金属污染具有很大的潜力。

（锌是人体必须的微量元素之一含量小，功效大，参加了人体内二百多种酶的组成，被誉为“生命之花”。

但也并非是多多益善，摄入过量降低人体的免疫功能，引起高血压及冠心病，贫血，起恶，心呕吐，上腹部不适等消化道反应，重者可致胃溃疡，出血，甚至穿孔,可引起锌中毒。

）
目前生物炭对汞，铬，镉，铅，砷等重金属污染修复的研究多，而对锌污染修复的研究极少，（而Zn污染引起的危害也很大。

摄入过多的锌就会发生急性锌中毒，导致上腹疼痛，腹泻、恶心、呕吐等胃肠道症状，）所以研究了生物炭对土壤中Zn钝化作用的影响。

土壤中锌钝化效应与生物炭在土壤中的老化时间有密切关系。

针对生物炭老化对土壤锌钝化的影响方面研究的不足，因此进行这方面的影响研究具有重要的意义。

为了修复锌污染土壤，防止或减少锌污染引起的锌中毒事件的发生，为生物炭老化在土壤重金属修复中的应用研究提供研究方向和依据。

给国内外锌污染地区开展生物炭钝化修污染土壤提供参考。

2. 国内外的研究现状及分析
2.1国外的研究现状及分析
在20世纪80年代以前，全球关于生物炭的科学研究论文极少，也尚未充分认识到生物炭的重要性。

20世纪80年代，虽然日本人用生物炭作为盆景植物土壤的改良剂及作为生物菌肥的载体，并有研究论文发表[3]。

但是全球真正科学认识生物炭开始于20世纪90年代中期。

为了应对气候变暖，在寻求更有效降低大气二氧化碳浓度及化石燃料碳排放的技术过程中，科学家从Terra Preta研究中认识到了生物炭作为二氧化碳俘获和碳封存剂的重要性，从此有关生物炭改良土壤及改善肥料性能及效益的研究日益增多，全球关于生物炭的期刊科研论文数从2000年的2篇左右上升到2009年约80篇以上，且仍呈增长趋势，随之生物炭成为全球科学研究和媒体关注的焦点。

随着炼锌技术不断提升，锌原料消耗巨大，但回收锌越来越少，从而导致渗入到土壤中的重金属锌越来越多，相应地锌污染问题就突出，在工业发达国家发现得早所以研究的早。

在国外研究生物炭老化对土壤Zn钝化的影响研究
2.2 国内的研究现状及分析
目前对于生物炭对土壤修复效果方面的研究，大多只对多见的重金属或
针对单一的因素进行研究，而对少见的和多因素研究情况少之又少，很多生物炭对重金属修复效果方面的研究空间还处于空白状态。

3.主要研究内容及创新点；
（一）模拟实验方案
本实验采用大棚室内培养方法进行。

根据土壤环境质量国家标准（GB 15618-1995），将土壤模拟成二级污染土壤，模拟后的土壤性质如下。

平衡一个星期后混入一定比例的生物炭。

实验共设置5种钝化修复方案：（1）CK (对照，不添加生物炭)；（2）B1 (生物炭，5g/kg)；（3）B2 (生物炭，10g/kg)；（4）B3 (生物炭，20g/kg)；（5）B4 (生物炭，50g/kg)。

为了消除试验系统误差，尽可能较少随机误差，每组设置5个重复，总共75个，每个塑料盆装土壤1kg。

湿度通过浇水保持为土壤最大持水量的70%，湿润状态分为恒湿状态（每天称重浇水）和干湿状态（每隔10天称重浇水）。

分别在培养时间为分别为30天和60天和150天。

培养实验结束后将土壤与生物炭分离，所有土壤自然风干过20目筛，称取适量土样测定土壤pH 值，DOC，总C，总N。

重金属全量以及将重金属形态分级，测定土壤中Zn的各个形态含量。

（二）课题研究的方法
通过查询资料，比较研究，结合理论知识，通过具体的大棚培养实验进行分析研究了本次课题的研究。

土壤pH值用去除CO2的去离子水亲提，振荡，静置再用pH电极测定上清液，DOC把培养的土壤用离子水亲提，振荡，离心后取上清液测定；总C，总N。

土壤中重金属Zn全量以及Zn的各个形态含量测定，同样用去离子水亲提土样，振荡，离心，过滤后取上清液采用原子吸收分光光度计测定。

实验数据采用Excel 2010进行处理，利用SPSS 18.0进行描述统计分析，显著性检验，
相关分析等，图形绘制采用Origin 8.5进行处理
（三）创新点
生物炭老化时间是研究过程中需要考虑的重要参数，不同的老化时间对重金属钝化方式或效果都会产生不同的影响。

以往的研究主要是从影响生物炭性质的因素如不同的生物炭原材料、生物炭热解温度、生物炭酸度，生物炭添加量，生物炭制备，保留时间，从土壤pH值，重金属含量，实验培养温度等方面进行了课题研究。

而本课题在同种二级污染土壤背景下，在同种生物炭不同生物炭含量，恒湿和干湿状态，不同培养时间的情况下，以生物炭老化为研究对象，研究其对土壤锌钝化的影响。

4. 研究方案及进度安排，预期达到的目标
每一阶段的主要任务和目标: 33455
阶段时间（周）主要任务阶段目标
一2016年12月初旬选题选出合适的课题
二2016年2月下旬开题报告进行答辩
三2016年3月初至4月上旬实地调查，收集资料进一步熟悉课题
四2016年4月中旬分析资料初步形成见解
五2016年4月下旬结题报告答辩、展示、评比
5. 为完成课题已具备和所需的条件和经费
已经具备了进行培养实验的大棚，土壤及所需的生物炭和后需的实验仪器，药品。

所需的条件和经费：
6. 预计研究过程中可能遇到的困难和问题有及解决的措施
可能遇到的困难和问题有：产生试验系统误差，湿度误差，其他的人为误差；遇到突发问题；缺乏一些实验药品或仪器
解决的措施：为了消除试验系统误差，尽可能较少随机误差，每组设置5个重复，每个塑料盆装土壤1kg；湿度通过浇水保持为土壤最大持水量的70%，对恒湿和干湿状态分别每天和每隔10天进行称重浇水，培养实验时间选在空气湿度相对稳定的季节，避免梅雨季节；做实验过程中高度注意每项工作尽量避免产生随机误差；
遇到突发问题及时查阅资料分析产生原因并及时处理，而没办法解决时求助师姐或导师。

开始进行实验前把实验药品或仪器都尽量准备齐全，若实在没办法弄到则。