生物炭的环境应用及其协同土壤污染物迁移的研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，生物炭因具有无污染、 经济投入低以及治理土壤重金属污染效果显著等特点,在土壤重金属修复领域具有广阔的应用前景。用生物炭进行土壤环境修复成为研究的热点之一。不过，虽然生物炭本身具有较好的稳定性，但长期土壤环境作用下（如土壤矿物组分、金属阳离子等），生物炭表面的含氧官能团、孔结构等可能会发生变化，导致其物理及化学性能改变。目前对老化后的生物炭本身及其对重金属污染物的环境行为研究较少。有研究表明，老化后的生物炭对重金属的吸附能力会随着其表面含氧官能团的增加而提高，也会因其比表面积和ph的降低而降低。那么生物炭老化带来的特性变化对重金属吸附能力的提高或降低这一机制尚有待研究。如果吸附能力降低，那无疑将会增加土壤中重金属污染物的迁移和风险。

随着我国的工业快速发展，土壤铬污染问题日趋严重。重金属铬是一种毒性强且具有潜在危险的污染因子经过迁移和区域富集于土壤中，很难彻底清除，会通过土壤-地下水系统循环对人畜及其他生物造成危害。所以，找到一种长期有效的土壤铬治理方法迫在眉睫。

因此本实验主要研究了老化生物炭对土壤重金属铬污染物运移行为的影响。通过对老化生物炭特性的表征以及老化生物炭对重金属铬的吸附动力学、吸附热力学和解吸实验，来探究老化生物炭自身迁移行为及对目标污染物重金属铬迁移行为的影响，为生物炭的土壤环境应用安全性评价提供科学依据。

2. 研究内容和预期目标

2.1 主要研究内容

（1）生物炭研究现状综述；

（2）生物炭在土壤污染修复中的应用及其协同污染物迁移的研究现状；

3. 研究的方法与步骤

3.1生物炭的制备

生物炭原材料为花生壳，花生壳取自上海市某农田。称取一定量的花生壳生物质置于不锈钢反应器后，置与管式炉中。控制升温速度为10^oc min^-1，升温至400^oc后保持温度4 h，使得物料充分热解。之后将反应器自然冷却至室温，不锈钢装置内黑色物质即为生物炭。将所制得的花生壳生物炭置于球磨机中研磨均匀，过100 目筛后，储存于干燥器中备用。

3.2生物炭的老化及表征

4. 参考文献

[1] 荆延德. 不同来源及老化生物炭对北方茶园土壤吸附cd² 的影响[c]. 中国环境科学学会科学技术年会, 2018.

[2] 吴文卫, 周丹丹. 生物炭老化及其对重金属吸附的影响机制[j]. 农业环境科学学报, 2019, 38(01): 13-19.

[3] 陈昱, 梁媛, 郑章琪, 施维林. 老化作用对水稻秸秆生物炭吸附cd(ii)能力的影响[j]. 环境化学, 2016, 35(11): 2337-2343.

5. 计划与进度安排

（1）2022年2月24日——2022年3月9日

通过查阅相关文献，充分了解课题背景，完成开题报告；

（2）2022年3月10日——2022年3月25日