[发明专利]一种同时降低土壤中多环芳烃的残留量和生物有效性的生物质炭材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种同时降低土壤中多环芳烃的残留量和生物有效性的生物质炭材料及其制备方法和应用，所述生物质炭材料通过以下步骤制备：步骤1，将自然干燥的小麦秸秆用水洗并风干后粉碎待用；步骤2，将步骤1得到的预处理的小麦秸秆以10‑30℃/min的升温速度升至680‑720℃，然后炭化3‑5小时，冷却至室温20‑30℃；步骤3，将步骤2得到的产物研磨后，过80目筛，得到生物质炭材料。所述生物质炭材料具有巨大的比表面积及很强的吸附能力，可以降低土壤中可利用态污染物浓度，减少有机污染物的释放，降低环境风险。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种同时降低土壤中多环芳烃的残留量和生 物有效性的生物质炭材料及其制备方法和应用。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是一类环境中普遍存在的持久性有 机污染物。其进入环境后，会伴随着一系列的物理迁移、化学变化以及生物转化过程，在大 气、水体、土壤/沉积物以及生物体中不断迁移转化。由于PAHs水溶性差，所以它更倾向于 与颗粒物质结合并在底质中大量累积，因此土壤/沉积物成为了环境中PAHs的主要归宿。土 壤/沉积物中PAHs会对生物体产生遗传毒性，并且通过食物链富集到人体当中，对人体健康 产生了极大的危害。

目前，对于污染土壤的修复方法主要由异位修复和原位修复两大类。异位修复法是将污 染土壤挖出，远离污染场地，然后再根据土壤中污染物含量大小，分别选用焚烧、洗土、化 学萃取、超流体氧化或固话等物理化学或生物的技术对受污染土壤进行处理。原位修复法是 指原地利用物理化学或生物方法，减少污染物量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并 减少污染物释放的受污染土壤整治技术，其具有费用省，环境影响小，不会造成二次污染或 导致污染物转移等优点。

生物质炭是生物质热解过程中产生的一种高度芳香化的富碳物质，与生物质原料相比， 其性质更为稳定，施加到土壤中很难被微生物降解，能够在环境中长期存在，能在环境中保 留90～1600年不等，起到增加土壤碳库储量的作用。近年来，生物质炭作为一种新型环境污 染修复材料被广泛关注，尤其在土壤固碳和土壤污染控制与修复中的应用成为当前环境领域 的研究热点。研究表明，生物质炭具有发达的孔结构，巨大的比表面积，炭表面具有丰富的 官能团和表面电荷等理化性质，能高效吸附PAHs、有机农药等多种疏水性有机污染物和重金 属等无机污染物；同时，添加生物质炭可提高土壤对营养元素的截留作用、有利于有益微生 物的生长和改善土壤持水性，进而促进农作物的生长。

虽然生物质炭可以高效吸附有机污染物，降低动植物对有机污染物的生物可利用度；但 同时生物质炭的强吸附作用可能会抑制微生物对有机污染物的降解，导致有机污染物在土壤 中的残留量很高，因而存在潜在的生态风险。因此，添加生物质炭后同时可以降低土壤中有 机污染物的残留及生物有效性(生物有效性是指土壤中优先可以被微生物降解的有机污染物 的量，也体现了环境稳定性)，对于污染土壤的修复至关重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种同时降低土壤中多环芳烃 的残留量和生物有效性的生物质炭材料及其制备方法和应用，该生物质炭材料能够降低土壤 中多环芳烃含量，降低土壤中可优先被微生物利用的多环芳烃(提高了环境稳定性)，但生物 质炭的较大的比表面积，导致微生物可降解吸附在生物质炭表面上的多环芳烃(这部分多环 芳烃不属于可优先被微生物利用的多环芳烃)，也就是多环芳烃先被生物质炭吸附，微生物由 于污染物浓度趋化效应由土壤环境向营养物质丰富的生物质炭表面富集，并附着在生物质炭 表面生长繁殖，利用生物质炭表面吸附态的多环芳烃，对其进行降解，可为实际修复污染土 壤提供技术参考。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种同时降低土壤中多环芳烃的残留量和生物有效性的生物质炭材料,通过以下步骤制 备：

步骤1，将自然干燥的小麦秸秆用水洗并风干后粉碎待用；