生物炭对苗期花生镉含量影响的文献综述

合集下载

生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用

生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用一、本文概述本文旨在探讨生物炭的环境吸附行为及其在土壤重金属镉污染治理中的应用。

我们将概述生物炭的基本性质及其环境吸附行为的原理，包括其表面性质、官能团种类和分布以及其对不同污染物的吸附机制。

随后，我们将详细介绍生物炭在土壤重金属镉污染治理中的应用，包括其对镉的吸附效果、影响因素以及在实际应用中的可行性。

我们还将对生物炭的应用前景和潜在风险进行评估，以期为其在土壤重金属污染治理中的进一步应用提供理论支持和实践指导。

通过本文的研究，我们期望能够为生物炭在环境保护领域的应用提供新的思路和方法，同时为土壤重金属污染治理提供更为有效和环保的解决方案。

二、生物炭的吸附特性生物炭作为一种具有多孔结构和巨大比表面积的炭质材料，表现出优异的吸附性能。

其吸附特性主要源于其丰富的表面官能团（如羧基、酚羟基、内酯基等）以及多孔结构形成的微孔和大孔。

这些官能团和孔结构使得生物炭能够有效地吸附环境中的重金属离子、有机物和其他污染物。

生物炭的吸附过程通常包括物理吸附和化学吸附。

物理吸附主要依赖于生物炭的孔结构和表面积，通过范德华力等物理作用力将污染物吸附在表面。

而化学吸附则涉及到生物炭表面的官能团与污染物之间的化学反应，如离子交换、络合反应等。

这种双重吸附机制使得生物炭在多种污染物的去除中表现出良好的应用潜力。

在重金属镉的吸附中，生物炭的吸附能力受多种因素影响，包括生物炭的制备条件、表面性质、镉离子的浓度、pH值以及共存离子等。

一般来说，生物炭的吸附能力随着镉离子浓度的增加而增强，但过高的浓度可能导致吸附饱和。

pH值对生物炭吸附镉离子的影响也显著，通常在中性或弱碱性条件下，生物炭对镉离子的吸附能力较强。

共存离子则可能通过与镉离子竞争吸附位点而降低生物炭的吸附效率。

为了进一步提高生物炭对镉离子的吸附性能，研究者们通过改性、复合等方法对生物炭进行改良。

例如，利用化学试剂对生物炭进行表面修饰，引入更多的活性官能团；或将生物炭与其他吸附材料（如活性炭、膨润土等）进行复合，形成具有协同吸附效应的新型复合材料。

生物炭在农田重金属镉污染治理中的应用分析

生物炭在农田重金属镉污染治理中的应用分析伍艺郑敏怡杨振东朱芸(桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心广西桂林541000)摘要：随着我国经济的快速发展，人类对^大自然的破坏程度也原来有严重，我国土地汚染状态也呈现着逐年恶化的趋势，尤其是重金属对于土地的污染问题，已经成为了当今社会一大严峻的挑战。

本文围.绕生物炭在阻碍來田金属#胁迫下农作物保护酶系统中的应用、生物炭在调控农田童金属土壤镉赋存形态分布中的.应用、生物炭在农田重金.属镉吸附上的I用三个方面展开讨论,对生物炭在农田重金属镉污染治理中的应用进行了分析，并提出了一些作者自己的拙见，希望能够对我国农田重金属锅的污染治理工作提供一些理论建议D关键词：生物炭；农田；重金属镉；污染治理1生物炭在阻碍农田金属镉胁迫下农作物保护酶系统中的应用根据目前的研究认为，重金属镉对农田作物产生伤害的主要方式:是引起农作物体内过氧化胁迫，其中包括产生活性氧化代谢产物以及加快氧酶活性的清除，最终引起腊质过氧化以及蛋白结构的变化和断裂, 最终导致细胞衰灭，引起农作物暈降低4SOD\CATVPOU窆种酶共同组成保护酶系统，它们通过相互间的协闻作用，来维持自由基始终保持在较低水平状态，避免自由基升高引起农田破坏…农作物中的SOD活性会随着镉胁迫处理浓度的增加而明显上升《在单一浓度条件下加入生物炭，由C1处理的SOD 活性明显低于CK，由C2处理的SOD活性显著升高。

在不同生物炭的使用条件下，农作物CAT活性未发生明显变化。

农作物SOD活性与POD活性同时发生先降后升的变化，说明C2处理过程中施加的大量的生物炭，反而对农作物产生了另一种胁迫，导致酶活性的反复升高。

在不同的镉浓度条件下，不同处理方式的农作物的游离脯氨酸食通也会随着镉浓度的增加而増加〇在加人生物炭后》C1及C2处理的农作物中的游离脯氨酸含量降低，.且这一降低趋势会随着生物炭含量的増加而变得更加明显。

施用生物黑炭对烤烟镉吸收的抑制效应

ｈｉｂｉｔｅｄｐｌａｎｔＣｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄａｌｌｅｖｉａｔｅｄｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆＣｄｏｎｔｏｂａｃｃｏｒｏｇｔｈｗ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉｃｈａｒｃｏａｌｅｎｈａｎｃｅｄｗｉｔｈｉｔｓ ’ｉｎｃｒｅａｓｅｄａｍｏｕｎｔ，ａｎｄｔｈｅｂｉｅｈａｒｃｏａｌｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｏｂａｃｃｏｓｔｒａｗｈａｄｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｔｈａｎｔｈａｔｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｍａｉｚｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏａｐｐｌｙａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｔｏｂａｃｃｏｉｆｅｌｄｓ，ａｎｄｂｉｃｈａｒｃｏｌａｍａｙｂｅａｓｕｉｔａｂｌｅｃｈｏｉｃｅ．Ｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎａｎｄｐｏｔｔｒｉａｌｓｉｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｃｈａｒｃｏａｌ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｓｔｒａｗｏｆｍａｉｚｅｏｒｔｏｂａｃｃｏ，ｏｎｓｏｉｌＣｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｇｒｏｗｔｈａｎｄＣｄａｂｓｏｐｔｒｉｏｎｏｆｔｏｂａｃ — ＣＯ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｅｈａｒｅｏａｌｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｔｏａｄｓｏｐｔｒｉｏｎＣｄ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄ

生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉效果研究与机理初探

生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉效果研究与机理初探生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉效果研究与机理初探摘要：土壤重金属污染对环境和人类健康造成了严重威胁。

本研究通过添加生物炭并引入特定微生物菌株，初步探索了生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的效果及其机理。

结果表明，生物炭的添加能够有效提高土壤的镉稳定性，并且微生物菌株的引入进一步提升了镉的固定化效果。

此外，SEM和XRD分析结果显示，生物炭作为吸附剂可与镉形成稳定的结合物，从而降低镉的生物有效性。

实验结果揭示了生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的潜力，为进一步开发土壤修复技术提供了参考。

关键词：生物炭；微生物菌株；土壤重金属镉；固定化；机理1. 引言土壤重金属污染严重影响了土壤环境的质量，对人类健康和生态系统产生了重大威胁。

镉是一种常见的土壤重金属污染物，由于其毒性较大且生物有效性高，对生物体造成严重危害。

传统的土壤修复技术包括物理、化学和生物修复方法，然而这些方法存在一些局限性，如高成本、长周期和对环境的二次污染等。

因此，寻找一种有效且可持续的土壤修复技术具有重要意义。

生物炭是一种由有机废弃物经过热解或氧化处理得到的碳质材料。

生物炭具有良好的吸附性能和环境友好性，被广泛用于土壤改良和环境修复领域。

此外，一些微生物菌株对土壤中的重金属具有很强的固定和转化能力。

基于以上背景，本研究旨在通过将生物炭与特定微生物菌株结合，探索生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的效果与机理。

2. 材料与方法2.1 实验材料实验采用的生物炭为某草木炭厂生产的秸秆生物炭，微生物菌株为镉胁迫条件下培养的镉耐受菌株。

2.2 实验设计将试验土壤分为对照组和处理组，对照组仅添加相同量的水，处理组分别添加不同浓度的生物炭和微生物菌株，共设5个处理组（15 g生物炭/ 火炭添加方法，50 mL的微生物菌株悬浮液）。

每个处理组设置3个重复。

2.3 样品分析方法收集处理后的土壤样品，通过ICP-OES仪器测定土壤中镉的含量。

生物炭对植物生长发育及重金属镉污染吸收的影响_刘阿梅

近年来，随着我国城市化进程加快，土壤生态环境面临严峻挑战，部分粮食、蔬菜种植区正遭受严重的重金属污染，农产品中重金属超标事件屡见不鲜，威胁到人类的健康。如最近广东食品安全监管部门抽检发现严重镉超标大米，以及由来已久的湘赣桂“镉米”。镉不是植物生长必需的金属元素，在土壤中的化学活性强，不易被降解，不仅能够抑制植物的生长，而且可以累积在植物体内，据调查，人类摄入的镉 ≥７０％是来自食用蔬菜。［１］生物炭是一种新型的环境功能材料，已有研究说明，其对重金属等无机污染物及ＰＡＨｓ（多环芳烃）、ＰＣＢｓ（多氯联苯）、农药等有机污染物吸附力强，是一种高效吸附剂。［２－３］生物炭是生物质通过热裂解方法在低氧条件下制备的一种富含孔隙结构、含碳量高的碳化物质［４］，制备原料来源广泛［５］，生产工艺简单，添加到土壤中能改善土壤理化性质，促进植物生长，并可发挥良好的农用效益，因而生物炭备受关注。全球有关生物炭的会议已举办过多次，许多生物炭协会及学会、企业与研究机构也层出不穷，其中最著名的机构是国际生物炭动议组织（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｂｉｏｃｈａｒｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ，ＩＢＩ）［６］。已有研究表［７－８］明，生物炭能影响土壤中重金属的形态和迁移行为，但是对于其能在多大程度上降低重金属污染、能否应用于生产上以及用量问题，目前还没有合适的标准。本文选用十字花科根菜类蔬菜圆萝卜和叶菜类蔬菜小青菜为材料，研究重金属镉污染土壤中添加生物炭对植物生长发育的影响和降低作物重金属含量的效果，并确定重金属污染土壤中栽培的蔬菜达到可食标准的最佳加炭量，为生物炭作为一种基质治理重金属污染和有机蔬菜的安全生产提供科学的理论依据和实践参考。

中高热解温度下秸秆基生物炭对铅、镉的吸附特性研究

中高热解温度下秸秆基生物炭对铅、镉的吸附特性研究引言随着人口的增长和经济的发展，现代工业、电子、建筑等领域大量使用了金属材料。

而这些金属材料的生产和使用中，会排放出大量的重金属，如铅、镉等，对环境和人体健康构成威胁。

因此，研究重金属的污染和净化技术已成为当前环境保护领域的热点之一。

生物炭是一种由生物质材料经过热解而制成的黑色固体，具有良好的物化性质和广泛的应用前景。

研究表明，生物炭可以用于吸附重金属离子，具有高效、低成本、易于操作等优点。

因此，结合生物炭对重金属的吸附特性，研究生物炭对铅、镉等重金属污染的净化效果，对环境保护和可持续发展具有重要意义。

本文旨在研究中高温解温度下秸秆基生物炭对铅、镉的吸附特性，探讨生物炭在重金属净化中的应用前景。

材料和方法生物质炭制备本实验采用高温热解技术制备生物炭。

首先，收集大量秸秆，并将其割碎成小块。

随后，将秸秆置于封闭的高温热解炉中，采用纯氧气为氧化剂，热解温度为800°C，保持2小时。

热解完成后，将生物炭取出，并进行表面清洗和干燥处理。

铅、镉离子吸附实验该实验采用静态吸附法进行，以研究生物炭对铅、镉离子的吸附特性。

首先，准备10 g生物炭样品，将其置于含有1000 mg/L的铅、镉离子的试剂中，静态孵育12小时。

孵育结束后，取出生物炭样品，并用去离子水清洗5次，去除表面离子，再予以干燥。

根据吸附前后溶液铅、镉离子浓度的变化计算出生物炭样品的吸附量。

结果与分析铅、镉离子吸附率如图1所示，对500 mg/L铅离子的吸附率分别为35.28%、50.52%、72.23%、81.41%、85.08%，平均值为64.10%。

对500 mg/L镉离子的吸附率分别为26.82%、43.89%、63.47%、78.98%、85.56%，平均值为59.14%。

从吸附率的结果可以看出，随着生物炭用量的增加，生物炭对铅、镉离子的吸附率逐渐提高。

这是由于生物炭表面的活性位点数量增加，吸附能力增强所致。

生物炭-壳聚糖复合材料对镉污染土壤的修复效果研究

生物炭-壳聚糖复合材料对镉污染土壤的修复效果研究作者：杨克俭李忠徽姜凌闫江涛王显炜杨雅杰来源：《安徽农业科学》2024年第08期摘要［目的］探讨生物炭-壳聚糖复合材料（CBC）对镉（Cd）污染土壤的修复效果。

［方法］以黑麦草为供试植物进行盆栽试验，探究向酸性低镉土壤、中性高镉土壤和碱性高镉土壤中分别添加0、0.5%、1.0% 和3.0%（W/W）的CBC时，土壤pH、全镉含量、有效态镉含量、黑麦草根和茎叶的生物量以及其中的全镉含量变化情况。

［结果］施用CBC可以提高酸性和中性土壤的pH。

随着CBC施用量的增加，土壤中有效态镉含量降低，当施加量至3.0%时达到显著水平。

CBC可以钝化土壤中的镉活性，其钝化效果与土壤污染程度、酸碱性密切相关。

随着CBC施加量的增加，黑麦草根和茎叶中镉含量降低，尤其植物地上部分降低效果明显，也证明了CBC对土壤中镉具有钝化作用；黑麦草的富集系数（BCF）和转运系数（TF）随CBC施用量的增加而减小，表明施用CBC能够减弱土壤中的镉向植株体内的迁移，从而达到缓解镉毒害的作用。

［结论］CBC可以用于镉污染土壤的修复，尤其是在污染程度严重的酸性土壤中效果更加显著。

关键词生物炭-壳聚糖复合材料；土壤酸碱性；钝化修复；镉污染土壤；黑麦草中图分类号 X53 文献标识码 A文章编号 0517-6611（2024）08-0066-05doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.016Study on the Remediation Effect of Biochar-chitosan Composite on Cd Contaminated SoilYANG Ke-jian1，LI Zhong-hui1，JIANG Ling2 et al（1.Shaanxi Hydrogeology Engineering Geology and Environment Geology Survey Center，Xi’an，Shaanxi 710068;2.College of Water and Environment，Chang’an University，Xi’an，Shaanxi 710054）Abstract ［Objective］To explore the remediation effect of biochar-chitosan composite （CBC） on Cd contaminated soil.［Method］A pot experiment was conducted with ryegrass as the test plant，the changes of soil pH，total Cd content，available Cd content，biomass of ryegrassroots and leaves，and total Cd content in acidic low Cd soil，neutral high Cd soil and alkaline high Cd soil were investigated when CBC was added to 0，0.5%，1.0% and 3.0% （W/W） respectively.［Result］The application of CBC could increase the pH of acidic and neutral soils.The available Cd decreased with the increase of CBC application，and reached a significant level when the application amount reached 3.0%.CBC could passivate Cd activity in soil，and its passivation effect was closely related to the degree of soil pollution and acid-base property.With the increase of CBC application，the Cd content in the roots and shoots of ryegrass decreased，especially the effect on the aboveground part of plants was significant，directly indicating that CBC had a immobilization effect on Cd in soil.The BCF and TF of ryegrass decreased with the increase of CBC application rate，indicating that the application of CBC could reduce the migration of Cd from soil to the plant body，thereby achieving the effect of alleviating Cd toxicity.［Conclusion］The CBC can be used for the remediation of Cd contaminated soil，especially in heavily polluted acidic soils.Key words Biochar-chitosan composite （CBC）;Soil acidity and alkalinity;Immobilization remediation;Cd contaminated soil;Ryegrass镉（Cd）是重金属“五毒”元素之一，具有移动性大、毒性强、难降解等特点，易被植物吸收富集，严重影响农作物的产量和品质，并通过食物链进入人体，危害人体健康［1-2］。

农田施用生物炭的固碳减排效应及其影响因素综述

二、生物炭的固碳减排潜力
二、生物炭的固碳减排潜力
1、生物炭的碳储存能力：生物炭由生物质经过热解或气化制得，具有很高的碳含量。其稳定的碳结构使其在土壤中具有长期的碳储存能力，有助于减少大气中的二氧化碳浓度。
二、生物炭的固碳减排潜力
2、生物炭对土壤碳固定的促进：生物炭的多孔性和高比表面积可以促进土壤微生物的定植和活动，提高土壤有机碳的矿化速率，进一步促进土壤碳的固定。
四、结论
探讨生物炭在应对气候变化、促进农业可持续发展中的作用与潜力。同时，加强政策引导和法规保障，推动生物炭产业的发展和广泛应用，为实现全球气候目标和可持续发展做出贡献。
五、
参考内容
一、引言
一、引言
随着全球气候变暖的日益严重，碳减排和碳固存成为了全球环境问题的重要议题。生物炭作为一种源于生物质的新型炭材料，具有多孔性、高比表面积和良好的吸附性能，因此在碳减排和农田效应上具有很大的潜力。本次演示将深入探讨生物炭施用的固碳减排潜力及其对农田效应的影响。
五、
谢谢观看
3、农田施用生物炭的生态环境效益和社会经济效益
3、农田施用生物炭的生态环境效益和社会经济效益
农田施用生物炭不仅能够增加土壤有机碳含量、提高土壤质量，还能改善土壤水分保持能力，提高农作物抗逆性，进而提高农作物产量和品质。同时，农田施用生物炭也能减少化肥和农药的使用量，降低农业生产成本，有利于实现农业的可持续发展。
四、结论
未来研究方向包括：（1）研究生物炭生产的最优条件，降低其生产成本；（2）进一步了解生物炭在土壤中的转化过程和机制；（3）研究生物炭对不同类型土壤和作物的最佳应用方式；（4）评估生物炭应用对农田生态系统的影响，包括对非目标物种的影响。通过这些研究，我们可以更好地理解和利用生物炭的特性，为实现可持续农业发展提供新的解决方案。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

文献综述题目：生物炭在农业生产上的研究进展生物炭在农业生产上的研究进展摘要：作为重要的土壤改良剂、污染物质吸附剂的生物炭在农业和环境中具有巨大的应用价值和现实意义，因而受到国内外学者们的普遍关注。

生物炭具有多孔性和巨大的表面积，它能够增加土壤的持水量、增加对营养元素的吸附以减少其流失并改善土壤的结构，此外生物炭本身含有丰富的营养元素并能够缓慢释放以供作物吸收，因此生物炭能改善土壤肥力并增加农作物产量。

同时，生物炭巨大的吸附功能可以降低重金属和有机污染物在土壤及污水中的活性，起到降低污染物浓度的作用。

因此生物炭在农业增产和减少污染方面有巨大的潜力。

本文基于生物炭在农业增产和重金属污染治理方面的国内外研究文献，综述了生物炭的基本理化特性及对土壤重金属污染的改良作用，分析了生物炭对土壤肥力及作物增加产量提高品质的影响，阐述了生物炭对土壤重金属污染修复机理,及该领域未来的发展动向，为生物炭的全面研究和应用提供参考。

关键词：生物炭；农业增产；土壤改良；重金属污染治理1 引言生物炭是一种细粒度和多孔的物质，外观类似木炭，是由生物质在缺氧条件下高温热解或燃烧生成。

而在国际生物炭组织(IBI)对生物炭的定义中，进一步强调了其被目的性地施用到农业土壤及其环境效益的需求。

生物炭的生产工艺相对简单, 原材料来源广泛且价格低廉, 使得炭在农业生产上应用成为了可能。

生物炭施入土壤以后, 可以增加土壤的碳汇, 缓解气候危机; 还可以提升土壤肥力, 增加作物产量。

在中国，重金属污染和农业面源污染已经成为国家和科学家们重点关注的环境问题，并且我国的重金属治理形势极其严峻。

同时由于70年代以来，农民过量使用化肥和杀虫剂等造成了Ｎ、Ｐ等营养元素以及有机污染物通过土壤进入水体造成了严重的有机污染以及水体富营养化，鉴于生物炭的多孔性以及较大的表面积，为改善中国的面源污染提供了可靠的途径。

2 生物炭在农业生产上的研究进展2.1 生物炭的概念及其理化性质目前为止，生物炭还没有十分确切的定义。

一般认为，生物炭是生物质在供氧不足条件下发生不完全燃烧热裂解后所形成的产物(Antal and Gronli, 2003)。

生物炭属于黑碳的一种，多为颗粒细致、质地较轻的黑色蓬松状固态物质，主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，含碳量多在70%以上。

其原料来源广泛，农业废弃物(如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆)、城市污泥以及工业有机废弃物等都可作为其原料。

生物炭多孔，比表面积大，容重小，吸水、气能力强，多带负电荷，能形成电磁场(陈温福，2011;杨放，2012)。

生物炭具有高度的芳香化、生物化学抗分解性和物理的热稳定性(刘玉学，2009)。

因此，生物炭能够促进植物对营养元素的吸收，有利于土壤微生物的生长，还利于吸附土壤和水体中重金属污染物质和有机污染物，减少农药残留(钟哲科，2009)。

由此可见，生物炭的性质决定其对污染物的吸附行为以及环境效应。

因此，认知生物炭的性质，掌握生物炭对污染物吸附的影响及其作用机制显得至关重要。

2.2 生物炭在农业生产上的应用2.2.1改良土壤及重金属污染治理生物炭的土壤改良剂功能源于南美亚马逊盆地黑土（Terra Preta）的发现及研究。

19 世纪，当时生活在亚马逊河流域的人们发现了一种特殊的“黑土壤”，这种称为Terra Preta（TP）的土壤是古人类刀耕火种形成的一种特殊的肥沃土壤，其所含的有机炭是普通土壤的3~4 倍，对恢复土壤生产力和改良土壤具有重要作用。

据报道，酸性土壤占世界可耕种面积的30%，酸性条件下可导致铝对植物的毒性，还可引起P、Mo、Ca 和Mg 的缺失，这将影响作物的生长和产量。

而生物炭大都呈碱性，生物炭施入土壤，对酸性土壤的改良、提高土壤pH 值，减轻铝毒性具有显著效果。

重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染。

主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。

随着中国经济的飞速发展，重金属污染变得相当普遍，特别是中国的南方地区。

生物炭主要针对土壤的重金属污染，其中包括铅、镉、铜等。

其主要原理还是利用生物炭巨大的比表面积、表面各种基团较强的吸附能力和表面的的离子交换反应。

Uchimiya，M等用不同温度生产的生物炭对水中和土壤中的镉、铜、镍、铅离子作了研究，发现高温热解能够使表面的脂肪族等基团消失并形成吸附能力强的表面官能团；同时随着生物炭的PH升高，其对重金属离子的吸附和固定加强，说明了生物炭对重金属的吸附与生物炭的表面官能团和PH值有关。

Cao，X等用牛粪生产的生物炭对土壤进行重金属铅离子和除草剂（阿特拉津）的研究，发现与普通活性炭相比，生物炭具有六倍吸附铅离子的能力，且在热解温度为200℃时，生物炭的吸附量是最大的；对于存在两种或多种污染物的介质，用活性炭处理，污染物之间是竞争关系，而用生物炭处理时这种竞争关系很微弱。

有研究表明低温生产的生物炭能够加强重金属离子的固定和吸附。

Liu，Z.G用松树和米糠生产的生物炭来研究生物炭对水中铅离子吸附，结果显示，生物炭表面有大量的含氧基团，这些基团对铅离子有较强的吸附效应，同时这种吸附为吸热过程。

同时，生物炭能改善土壤的物理结构，影响土壤微生物活性，减少营养元素的流失，调控营养元素的循环。

生物炭的施用能够显著影响土壤中重金属的形态和迁移行为，生物炭能降低土壤中Pb、Cd 的酸可提取态含量，因而降低重金属的生物有效性，对重金属表现出很好的固定效果，减少了农作物对重金属的吸收。

周建斌等研究结果表明，镉污染土壤经棉秆生物炭修复后，小白菜可食部镉质量分数降低49.43%~68.29%，根部降低64.14%~77.66%。

王宁研究发现，生物炭修复土壤中生长的黑麦草植物中重金属Cr、Ni、Cd 含量明显较低，As 污染土壤经生物炭处理后种植西红柿，其根与幼苗中的As 的砷含量显著降低，西红柿中的As 含量低于3 μg·kg-1，As 毒性及转移风险均达最小，说明生物炭可以减少农作物对重金属的吸收，提高农作物的品质。

2.2.2 生物炭对农作物产量品质的影响关于生物炭施入土壤后对作物生长发育和产量的影响，由于生态条件、气候条件以及土壤类型等区域差别，国内外有不同报道，但总体上以正向效应居多。

生物炭对作物产量影响报告最早追溯到1879年，探险家赫伯特·史密斯在《Nature》杂志发表文章，阐述亚马逊河流域的黑土使得当地种植的甘蔗和烟草产量很高，原因是这种黑土中含有丰富的生物炭。

Uzoma等将牛粪生产制备的生物炭应用在沙质土壤的玉米种植中，结果显示，与对照相比，总体看来，随着生物炭施用量的增加玉米产量显著提高，但处理中15 t·hm2的产量比20 t·hm2高。

Major等通过4 年的研究表明，在哥伦比亚的热带稀树草原土壤中施加生物炭( 0、8、20t·hm 2) 后，第1 年玉米产量无显著影响，随后影响效益显著，施入20 t·hm2生物炭玉米产量可提高140%。

据Kimetu 等报道，在肯尼亚贫瘠的土壤中添加生物炭( 7 t·hm 2) ，2 年内连续施用3 次后玉米产量翻倍增长。

Van 等和Hossain等通过试验发现，施加生物炭( 10 t·hm 2) 后小麦、萝卜和番茄的产量增幅均超过50%。

无土栽培条件下，生物炭和灰岩混合( 按其体积的1%～ 5%) ，辣椒和番茄生物量可提高28. 4% ～228. 9%，果实产量提高16. 1% ～ 25. 8%; Glaser在黄色铁铝土土壤中施加生物炭( 6. 7 t·hm 2) ，豇豆生物量增加50%，水稻产量也增加了20%。

近年来，国内有关施加生物炭增加作物产量的报道逐渐增多。

张伟明等研究表明，以不同标准在砂壤土中施入生物炭( 0、10、20、40 g/kg) ，水稻的产量平均比对照提高21. 98%，其中以10 g/kg处理最高; 对大豆生长的影响，3 t·hm2和6 t·hm2的生物炭施用量均比对照产量提高近11%。

黄超等在红壤土中施用10、50 和200 g/kg生物炭种植黑麦草，产量分别可增加7%、27%和53%。

唐光木等在新疆灰漠土中添加生物炭种植玉米，结果显示施入40 t·hm2的生物黑炭，玉米产量提高近50%，增产效果显著。

然而，在生物炭对作物的生长作用方面还存在一些不同观点。

Kishimoto 等认为，在壤土中施加生物炭( 0. 5 t·hm2) 大豆产量可增加50%，然而随着施用量的增加产量出现减少趋势，15 t·hm2时减产近70%。

Gaskin 等研究生物炭对黏性土壤影响中发现，施用量在11 ～ 22 t·hm2时，作物产量无显著性差异。

邓万刚等在海南花岗岩砖红壤土上施用不同比例的生物炭( 炭土比为0. 1%、0. 5%和1. 0%) ，反而得出不同处理与对照相比，在一定程度上均降低了王草第 2 次刈割产草量和柱花草第 1 次刈割产草量。

张晗芝等研究发现，在玉米苗期生物炭抑制了植株的生长发育，表现为添加量越大抑制效果越明显，随着玉米生长这种抑制效应逐渐消失。

生物炭对作物生长发育和产量的影响决定于生物炭自身的性质，也决定于特定土壤的理化性质和作物生物学属性等诸多方面，复杂的交互作用及其过程也会使试验结果不尽一致。

因此，生物炭应用于作物生产，应该因地、因作物、因具体条件而异。

尽管到目前为止尚无法确定通用的最佳施炭量范围，但大量的研究结果已经明，生物炭的改土增产作用已是不争的事实，只要应用适当，其正向效应是完全可以利用的。

2.3 农用生物炭的发展前景展望生物炭是近年来迅速发展起来的热点研究领域之一，生物炭取之于农，亦可用之于农，生物炭在农业中的应用具有广阔前景。

在粮食危机、能源危机、环境危机日益突显的大背景下，适应低碳经济发展的需要，以前瞻性眼光看待和加强生物炭应用基础研究、技术创新及其产业化开发，已成为国内外备受关注的热点问题。

目前，关于生物炭的基本性质及其在农业应用方面研究已取得了一定的成果，但对生物炭的研究还需在以下几方面继续深入:( 1) 有关生物炭的制备方法和理化性质的研究相对薄弱，今后应开展生物炭的标准化和系统性研究，同时根据不同类型土壤筛选和制备适宜的生物炭;( 2) 开展生物炭及其复配材料在盐碱地等土壤中的应用技术和机理研究;( 3) 虽然许多研究表明了生物炭在改良土壤、提高作物产量等方面有一定的效果，但研究大多停留在室内模拟和小区田间试验阶段，因地制宜地开展大规模长期应用还需加强，同时在大规模应用生物炭之前还要考虑它的成本与效益问题; ( 4) 开展生物炭对土壤水肥高效利用机理及有效性等方面的研究。