[發明專利]一種同時降低土壤中多環芳烴的殘留量和生物有效性的生物質炭材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811150952.6
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110961441B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 遲杰;丁錚;張璠;宮浩斐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/10;C10L5/44
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;李薇

本發明公開了一種同時降低土壤中多環芳烴的殘留量和生物有效性的生物質炭材料及其制備方法和應用，所述生物質炭材料通過以下步驟制備：步驟1，將自然干燥的小麥秸稈用水洗并風干后粉碎待用；步驟2，將步驟1得到的預處理的小麥秸稈以10?30℃/min的升溫速度升至680?720℃，然后炭化3?5小時，冷卻至室溫20?30℃；步驟3，將步驟2得到的產物研磨后，過80目篩，得到生物質炭材料。所述生物質炭材料具有巨大的比表面積及很強的吸附能力，可以降低土壤中可利用態污染物濃度，減少有機污染物的釋放，降低環境風險。

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，特別是涉及一種同時降低土壤中多環芳烴的殘留量和生 物有效性的生物質炭材料及其制備方法和應用。

背景技術

多環芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是一類環境中普遍存在的持久性有 機污染物。其進入環境后，會伴隨著一系列的物理遷移、化學變化以及生物轉化過程，在大 氣、水體、土壤/沉積物以及生物體中不斷遷移轉化。由于PAHs水溶性差，所以它更傾向于 與顆粒物質結合并在底質中大量累積，因此土壤/沉積物成為了環境中PAHs的主要歸宿。土 壤/沉積物中PAHs會對生物體產生遺傳毒性，并且通過食物鏈富集到人體當中，對人體健康 產生了極大的危害。

目前，對于污染土壤的修復方法主要由異位修復和原位修復兩大類。異位修復法是將污 染土壤挖出，遠離污染場地，然后再根據土壤中污染物含量大小，分別選用焚燒、洗土、化 學萃取、超流體氧化或固話等物理化學或生物的技術對受污染土壤進行處理。原位修復法是 指原地利用物理化學或生物方法，減少污染物量或降低污染物的溶解度、毒性或遷移性，并 減少污染物釋放的受污染土壤整治技術，其具有費用省，環境影響小，不會造成二次污染或 導致污染物轉移等優點。

生物質炭是生物質熱解過程中產生的一種高度芳香化的富碳物質，與生物質原料相比， 其性質更為穩定，施加到土壤中很難被微生物降解，能夠在環境中長期存在，能在環境中保 留90～1600年不等，起到增加土壤碳庫儲量的作用。近年來，生物質炭作為一種新型環境污 染修復材料被廣泛關注，尤其在土壤固碳和土壤污染控制與修復中的應用成為當前環境領域 的研究熱點。研究表明，生物質炭具有發達的孔結構，巨大的比表面積，炭表面具有豐富的 官能團和表面電荷等理化性質，能高效吸附PAHs、有機農藥等多種疏水性有機污染物和重金 屬等無機污染物；同時，添加生物質炭可提高土壤對營養元素的截留作用、有利于有益微生 物的生長和改善土壤持水性，進而促進農作物的生長。

雖然生物質炭可以高效吸附有機污染物，降低動植物對有機污染物的生物可利用度；但 同時生物質炭的強吸附作用可能會抑制微生物對有機污染物的降解，導致有機污染物在土壤 中的殘留量很高，因而存在潛在的生態風險。因此，添加生物質炭后同時可以降低土壤中有 機污染物的殘留及生物有效性(生物有效性是指土壤中優先可以被微生物降解的有機污染物 的量，也體現了環境穩定性)，對于污染土壤的修復至關重要。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種同時降低土壤中多環芳烴 的殘留量和生物有效性的生物質炭材料及其制備方法和應用，該生物質炭材料能夠降低土壤 中多環芳烴含量，降低土壤中可優先被微生物利用的多環芳烴(提高了環境穩定性)，但生物 質炭的較大的比表面積，導致微生物可降解吸附在生物質炭表面上的多環芳烴(這部分多環 芳烴不屬于可優先被微生物利用的多環芳烴)，也就是多環芳烴先被生物質炭吸附，微生物由 于污染物濃度趨化效應由土壤環境向營養物質豐富的生物質炭表面富集，并附著在生物質炭 表面生長繁殖，利用生物質炭表面吸附態的多環芳烴，對其進行降解，可為實際修復污染土 壤提供技術參考。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種同時降低土壤中多環芳烴的殘留量和生物有效性的生物質炭材料,通過以下步驟制 備：

步驟1，將自然干燥的小麥秸稈用水洗并風干后粉碎待用；