生物炭聯(lián)合堆肥在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述生物炭和堆肥不僅被認(rèn)為是兩種有吸引力的污染物管理選擇，對環(huán)境的負(fù)面影響較小，而且通常會降低土壤污染的生物有效性和流動性，并增加土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分利用率、微生物活性和作物產(chǎn)量。目前，已有大量的研究證明生物炭和堆肥在土壤重金屬污染方面的修復(fù)和改良效果顯著。但同時也有部分研究表明它們在土壤修復(fù)方面的效果并不明顯，甚至造成負(fù)面影響。Rillig等人[144]通過研究分析發(fā)現(xiàn)，將生物炭單獨施于土壤后，植物和農(nóng)作物的產(chǎn)量并沒有因此而產(chǎn)生很明顯的增加或減少，導(dǎo)致這種情況的原因很可能是由于生物炭直接吸附了土壤中的各種營養(yǎng)成分，抑制了植物和微生物對其的攝入。而且在堆肥中因為原材料本身就會含有一定量的重金屬，添加到土壤后會導(dǎo)致土壤重金屬污染得不到明顯改善，造成二次污染。因此，為了強化生物炭和堆肥對土壤重金屬的鈍化修復(fù)效果，學(xué)者們嘗試將堆肥和生物炭進(jìn)行混合處理借此來加強或改善它們彼此的性質(zhì)，從而達(dá)到比較理想的修復(fù)效果[145]。1.1生物炭和堆肥間的相互作用及影響生物炭與堆肥的相互作用為提高生物炭和堆肥改良土壤的效果提供了方法。堆肥與生物炭相互影響各自的特性。生物炭在堆肥過程中通過生物和非生物的氧化和吸附作用對其表面進(jìn)行了修飾[146]。有研究報道，由于生物炭具有較高的納米孔隙率和表面積，生物炭的存在使污泥好氧堆肥培養(yǎng)第一天的吸氧率增加了21-37%。生物炭處理的堆肥陽離子交換容量（CEC）大于無生物炭處理[147]。此外，增加一些生物炭也能明顯地影響到堆肥工作過程中的理化反應(yīng)及微生物種群，以及最終產(chǎn)物的組成和質(zhì)量。Zhang等人[148]研究了不同比例的生物炭對綠色廢棄物堆肥的理化特性和觀賞植物紫背竹芋生長和營養(yǎng)的影響，認(rèn)為最佳比例組合不僅改善了粒徑分布，將容重、孔隙率和持水性調(diào)整到理想范圍內(nèi)，而且降低了pH值和EC，提高了生長基質(zhì)的宏觀和微觀養(yǎng)分含量以及微生物生物量。堆肥對生物炭的作用研究主要集中在堆肥對生物炭特性的影響上。Prost等人[149]闡明了堆肥對兩種不同類型生物炭的化學(xué)和物理特性的影響。他們發(fā)現(xiàn)，由于生物炭從堆肥滲濾液中吸收了水、有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)，在堆肥過程中，水分、可水提取有機(jī)碳、總可溶性氮、植物有效磷、植物有效鉀和潛在的CEC都有所增加。硬木刨花或雞窩的堆肥可能由于嗜熱氧化作用，使生物炭的CEC增加了2.2-6.5倍。其他研究也發(fā)現(xiàn)，堆肥增加了生物炭的水分、可水提取有機(jī)碳和CEC[150]。此外，Wiedner等人[151]通過生物炭堆肥實驗，探討了堆肥是否可以加速生物炭表面氧化以提高其反應(yīng)活性。為了評估結(jié)果，還對生物炭的表面性質(zhì)進(jìn)行了研究。能量色散x射線光譜法計算的O/C值顯示：單一生物炭的O/C值為0.13，而堆肥生物炭的O/C值為0.40。)。1.2生物炭和堆肥聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤生物炭和堆肥彼此相互作用會導(dǎo)致它們性質(zhì)的變化，從而影響土壤重金屬的流動性。生物炭和堆肥對污染土壤中有毒金屬的穩(wěn)定具有顯著的積極作用。Chen等人[152]使用小麥秸稈生物炭和堆肥對含有重金屬Pb和Cu的冶煉廠污染土壤進(jìn)行修正時發(fā)現(xiàn)，生物炭和堆肥的聯(lián)合施用使得土壤Pb含量降低了37.4%，Cu濃度下降了27.3%，結(jié)果證明生物炭和堆肥的混合物可作為一種有效的添加劑降低Pb的生物有效性，通過降低土壤污染的生態(tài)風(fēng)險來改善植物生長和土壤養(yǎng)分。此外，生物炭和堆肥的不同比例，對重金屬污染土壤產(chǎn)生的修復(fù)效果也不盡相同。Liang等其他研究人員[1]通過實驗研究不同性質(zhì)配比的生物炭和堆肥對濕地土壤中各種重金屬（Cd、Zn、Cu）有效性和其土壤形態(tài)學(xué)變化分布的重要影響。結(jié)果表明，隨著生物炭和堆肥比例的增加，濕地土壤的總有機(jī)碳（TOC）和水浸出有機(jī)碳（WEOC）逐漸增加。當(dāng)生物炭添加量一定數(shù)值時（20%和40%），由于生物炭與堆肥的有效相互作用，pH值升高。所有改良劑都顯著降低了土壤中Cd和Zn的有效性，卻增加了土壤中有效態(tài)Cu的含量，出現(xiàn)這種變化的主要原因大多在于pH值的變化提高了土壤中WEOC和堆肥中銅的總量。隨著堆肥含量的增加，改良劑能顯著降低Cd和Zn的易交換性組分，提高Cd和Zn的可還原性，而含堆肥改良劑能促進(jìn)Cu從Fe/Mn氧化物和殘留組分向有機(jī)結(jié)合物的轉(zhuǎn)化。但同時也已經(jīng)有相關(guān)研究表明，生物炭和堆肥聯(lián)合使用時對于土壤改良及其他重金屬污染修復(fù)效果遠(yuǎn)低于單獨添加。Beesley等人[153]將生物炭和堆肥的混合材料施入礦區(qū)土壤中分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物炭和堆肥單獨添加時，其重金屬固定效率就要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生物炭和堆肥的聯(lián)合添加。生物炭極大地降低了重金屬在土壤中的遷移性，而堆肥通過增加土壤中溶解性有機(jī)碳的濃度，進(jìn)一步控制土壤中重金屬的可利用性。理想的土壤修復(fù)材料不僅在土壤重金屬污染防治方面要降低土壤中有毒金屬的流動性，而且還要改善土壤原著生物的活性狀態(tài)，提升土壤肥力。對生物炭和堆肥的聯(lián)合應(yīng)用對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行系統(tǒng)性的評估具有極為重要的現(xiàn)實意義，但是就目前而言，針對生物炭和堆肥(或堆肥)復(fù)合修正的影響進(jìn)行了許多研究，但這些研究主要集中在污染恢復(fù)、氣體排放、酶和作物在土壤中的生長。生物炭和