改性雞糞炭的制備及其修復(fù)重金屬污染土壤的分析

李峰森 侯振來 王澤川 吳雙

摘?要：針對目前國內(nèi)雞糞炭的制備以其及修復(fù)重金屬污染土壤方面的問題開展調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)其目前存在著大量的問題，因此提出了改性雞糞炭制備的新方法，并對此方法在修復(fù)重金屬污染土壤方面進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析。對我國在雞糞炭的制備及其修復(fù)重金屬污染土壤方面的研究，具有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：改性雞糞炭;重金屬污染;固定作用

1引言

重金屬污染嚴(yán)重危害著生態(tài)平衡和人類的身體健康，因此對于土壤中的重金屬污染的治理工作顯得尤為緊迫。相比于木質(zhì)纖維素類材料，雞糞便中含有更為豐富的有機(jī)質(zhì)以及植物養(yǎng)分，因此雞糞被作為一種土壤改良劑廣泛的運(yùn)用于土壤改良。因此，對雞糞炭傳統(tǒng)的制備方法進(jìn)行改性，使改性后的雞糞炭對于重金屬的固定能力得到極大地提升，同時降低磷、鉀、鈣和鎂等在生物炭中得到富集。由此可見，雞糞炭在修復(fù)重金屬污染土壤方面和改善土壤肥性方面有極大的作用。因此，對于改性雞糞炭技術(shù)研究符合我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對于恪守我國18億畝耕地紅線具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2雞糞炭的改性研究

2.1 傳統(tǒng)雞糞炭制備的相關(guān)問題

雞糞炭是指雞糞經(jīng)過缺氧熱解制備的一類含碳物質(zhì)，因其多孔，比表面積大，含有多種官能團(tuán)的特點(diǎn)，因此雞糞炭對于重金屬具有較強(qiáng)的吸附作用。但目前雞糞炭還存在對重金屬的固定能力比較弱，作用效率低的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著雞糞炭的具體應(yīng)用。同時，在雞糞炭的制備過程中，通常會伴隨著生物質(zhì)材料中有機(jī)組分的分解及揮發(fā)，無機(jī)養(yǎng)分如磷、鉀、鈣和鎂等都會在生物炭中得到富集，因此雞糞炭對于土壤環(huán)境的氮磷負(fù)荷具有較大的影響[1]。

2.2 雞糞炭的改性制備方法

為了解決目前阻礙雞糞炭制備和修復(fù)重金屬污染土壤方面的問題，通過在不同溫度的無氧條件下熱解制備雞糞炭。隨后在密閉容器中經(jīng)臭氧氧化處理，對雞糞炭加以改性。最終目的是使改性雞糞炭的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)都有較大幅度的改變，增加其在修復(fù)重金屬污染土壤方面的效果。進(jìn)而，通過對改性生物炭對重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr的固定能力及反應(yīng)機(jī)理和改性生物炭中重金屬在土壤中的形態(tài)轉(zhuǎn)化和微觀過程進(jìn)行分析，尋找雞糞的炭化轉(zhuǎn)化率高、雞糞炭具有更大的表面積、雞糞炭含有更多的官能團(tuán)時的制備條件，為改性雞糞炭的大量制備提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3改性雞糞炭修復(fù)重金屬污染土壤的應(yīng)用分析

3.1改性雞糞炭的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前我國對于改性雞糞炭的利用主要體現(xiàn)在作為改性雞糞炭肥和修復(fù)重金屬污染土壤兩方面。改性雞糞炭之所以能夠作為肥料，是因?yàn)殡u糞中含有大量P、N等營養(yǎng)元素，它們可以有效地促進(jìn)植物的生長，同時減少化肥的施加用量。除此之外，相對于畜禽糞便本身，生物炭的運(yùn)輸及處理則容易得多，這樣更有利于達(dá)到資源的有效利用，降低了高密度養(yǎng)殖業(yè)地區(qū)較高的土壤環(huán)境氮磷負(fù)荷。由于改性雞糞炭的較好的可運(yùn)輸性和廉價性，為改性雞糞炭在修復(fù)重金屬污染土壤方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但由于目前技術(shù)原因和經(jīng)濟(jì)原因，導(dǎo)致改性雞糞炭在修復(fù)重金屬污染土壤方面沒有發(fā)揮更好的作用。因此需要對改性雞糞炭的制備技術(shù)、經(jīng)濟(jì)成本和固定能力進(jìn)行詳細(xì)的研究分析，從而更有效的推動改性雞糞炭的廣泛應(yīng)用[2]。

3.2改性雞糞炭的應(yīng)用前景

改性雞糞炭的優(yōu)勢在于對于重金屬具有較強(qiáng)的固定能力，因此改性雞糞炭可以廣泛地應(yīng)用于對重金屬污染土壤的修復(fù)。改性雞糞炭在制備過程中解決了傳統(tǒng)雞糞處理過程中的諸如惡臭、殘留抗生素以及致病菌等一系列問題[3]。而且改性雞糞炭中保留了大量的植物生長所需要的營養(yǎng)元素，對于修復(fù)后的土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)具有一定的積極作用。隨著我畜牧業(yè)的快速發(fā)展，雞糞的產(chǎn)量也在不斷的增加。由于雞糞的數(shù)量是時時刻刻的增加，而雞糞炭肥的利用卻是有限的。因此改性雞糞炭在修復(fù)重金屬污染土壤方面的廣泛利用，為雞糞的資源化利用開辟了一個新途徑。由于目前對于雞糞炭的科學(xué)研究成果不是很多，導(dǎo)致人們對于雞糞炭的了解也不是很多，因此改性雞糞炭還有巨大的挖掘潛力。如加大人力和物力的投入，其發(fā)展前景是不可估量的。

4結(jié)論

土地是我們?nèi)祟愘囈陨娴闹匾A(chǔ)，土壤為人類提供了生存棲息之地，但這個生存環(huán)境卻在不斷遭受著重金屬的破壞。生物炭是修復(fù)重金屬污染土壤的重要方式，因此對于生物炭的研究尤為重要。改性雞糞炭作為一種新型的生物炭，它能夠有效地吸附土壤中的重金屬元素，減少重金屬元素在植物體內(nèi)的富集。同時改性雞糞炭優(yōu)良的性能，促進(jìn)了雞糞的有效利用，減少了由于處理雞糞而造成的環(huán)境污染問題，這也無疑將給社會帶來重要的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]?閆翠俠，賈宏濤，孫濤，迪娜·吐爾生江，羅文文，謝廈，孫約兵.雞糞生物炭表征及其對水和土壤鎘鉛的修復(fù)效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35（13）：225～233.

[2]?李飛躍，吳旋，李俊鎖，謝越，范行軍，蔡永兵，趙健榮.禽畜糞便生物炭固碳量、養(yǎng)分的估算及田間施用潛在風(fēng)險預(yù)測[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2019，38（9）：2202～209.

[3]?余高，陳芳，謝英荷、侯健偉，譚杰斌.農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用潛力與安全性評價 [J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，49（3）：79～87.

作者簡介：李峰森（1998-），男，漢族，山東省菏澤人，本科在讀，給排水科學(xué)與工程專業(yè)。

基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201910191104）