改性鸡粪炭的制备及其修复重金属污染土壤的分析

李峰森 侯振来 王泽川 吴双

摘 要：针对目前国内鸡粪炭的制备以其及修复重金属污染土壤方面的问题开展调查研究，发现其目前存在着大量的问题，因此提出了改性鸡粪炭制备的新方法，并对此方法在修复重金属污染土壤方面进行了详细的实验分析。对我国在鸡粪炭的制备及其修复重金属污染土壤方面的研究，具有一定的促进作用。

关键词：改性鸡粪炭;重金属污染;固定作用

1引言

重金属污染严重危害着生态平衡和人类的身体健康，因此对于土壤中的重金属污染的治理工作显得尤为紧迫。相比于木质纤维素类材料，鸡粪便中含有更为丰富的有机质以及植物养分，因此鸡粪被作为一种土壤改良剂广泛的运用于土壤改良。因此，对鸡粪炭传统的制备方法进行改性，使改性后的鸡粪炭对于重金属的固定能力得到极大地提升，同时降低磷、钾、钙和镁等在生物炭中得到富集。由此可见，鸡粪炭在修复重金属污染土壤方面和改善土壤肥性方面有极大的作用。因此，对于改性鸡粪炭技术研究符合我国的可持续发展的战略目标，对于恪守我国18亿亩耕地红线具有重要的现实意义。

2鸡粪炭的改性研究

2.1 传统鸡粪炭制备的相关问题

鸡粪炭是指鸡粪经过缺氧热解制备的一类含碳物质，因其多孔，比表面积大，含有多种官能团的特点，因此鸡粪炭对于重金属具有较强的吸附作用。但目前鸡粪炭还存在对重金属的固定能力比较弱，作用效率低的缺点，严重制约着鸡粪炭的具体应用。同时，在鸡粪炭的制备过程中，通常会伴随着生物质材料中有机组分的分解及挥发，无机养分如磷、钾、钙和镁等都会在生物炭中得到富集，因此鸡粪炭对于土壤环境的氮磷负荷具有较大的影响[1]。

2.2 鸡粪炭的改性制备方法

为了解决目前阻碍鸡粪炭制备和修复重金属污染土壤方面的问题，通过在不同温度的无氧条件下热解制备鸡粪炭。随后在密闭容器中经臭氧氧化处理，对鸡粪炭加以改性。最终目的是使改性鸡粪炭的物理性质、化学性质都有较大幅度的改变，增加其在修复重金属污染土壤方面的效果。进而，通过对改性生物炭对重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr的固定能力及反应机理和改性生物炭中重金属在土壤中的形态转化和微观过程进行分析，寻找鸡粪的炭化转化率高、鸡粪炭具有更大的表面积、鸡粪炭含有更多的官能团时的制备条件，为改性鸡粪炭的大量制备提供实验依据。

3改性鸡粪炭修复重金属污染土壤的应用分析

3.1改性鸡粪炭的应用现状

目前我国对于改性鸡粪炭的利用主要体现在作为改性鸡粪炭肥和修复重金属污染土壤两方面。改性鸡粪炭之所以能够作为肥料，是因为鸡粪中含有大量P、N等营养元素，它们可以有效地促进植物的生长，同时减少化肥的施加用量。除此之外，相对于畜禽粪便本身，生物炭的运输及处理则容易得多，这样更有利于达到资源的有效利用，降低了高密度养殖业地区较高的土壤环境氮磷负荷。由于改性鸡粪炭的较好的可运输性和廉价性，为改性鸡粪炭在修复重金属污染土壤方面的应用奠定了基础。但由于目前技术原因和经济原因，导致改性鸡粪炭在修复重金属污染土壤方面没有发挥更好的作用。因此需要对改性鸡粪炭的制备技术、经济成本和固定能力进行详细的研究分析，从而更有效的推动改性鸡粪炭的广泛应用[2]。

3.2改性鸡粪炭的应用前景

改性鸡粪炭的优势在于对于重金属具有较强的固定能力，因此改性鸡粪炭可以广泛地应用于对重金属污染土壤的修复。改性鸡粪炭在制备过程中解决了传统鸡粪处理过程中的诸如恶臭、残留抗生素以及致病菌等一系列问题[3]。而且改性鸡粪炭中保留了大量的植物生长所需要的营养元素，对于修复后的土壤生态系统恢复具有一定的积极作用。随着我畜牧业的快速发展，鸡粪的产量也在不断的增加。由于鸡粪的数量是时时刻刻的增加，而鸡粪炭肥的利用却是有限的。因此改性鸡粪炭在修复重金属污染土壤方面的广泛利用，为鸡粪的资源化利用开辟了一个新途径。由于目前对于鸡粪炭的科学研究成果不是很多，导致人们对于鸡粪炭的了解也不是很多，因此改性鸡粪炭还有巨大的挖掘潜力。如加大人力和物力的投入，其发展前景是不可估量的。

4结论

土地是我们人类赖以生存的重要基础，土壤为人类提供了生存栖息之地，但这个生存环境却在不断遭受着重金属的破坏。生物炭是修复重金属污染土壤的重要方式，因此对于生物炭的研究尤為重要。改性鸡粪炭作为一种新型的生物炭，它能够有效地吸附土壤中的重金属元素，减少重金属元素在植物体内的富集。同时改性鸡粪炭优良的性能，促进了鸡粪的有效利用，减少了由于处理鸡粪而造成的环境污染问题，这也无疑将给社会带来重要的经济和社会效益。

参考文献

[1] 闫翠侠，贾宏涛，孙涛，迪娜·吐尔生江，罗文文，谢厦，孙约兵.鸡粪生物炭表征及其对水和土壤镉铅的修复效果[J].农业工程学报，2019，35（13）：225～233.

[2] 李飞跃，吴旋，李俊锁，谢越，范行军，蔡永兵，赵健荣.禽畜粪便生物炭固碳量、养分的估算及田间施用潜在风险预测[J].农业环境科学学报，2019，38（9）：2202～209.

[3] 余高，陈芳，谢英荷、侯健伟，谭杰斌.农业有机废弃物资源化利用潜力与安全性评价 [J].河南农业科学，2020，49（3）：79～87.

作者简介：李峰森（1998-），男，汉族，山东省菏泽人，本科在读，给排水科学与工程专业。

基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目（201910191104）