前言

土壤是人类赖以生存环境的重要组成部分，进入土壤的各种污染物会与土壤颗粒相互作用，被吸附而进入土壤内部，尤其是重金属污染物不能被降解，会在土壤中发生积累，超过了土壤自身的承受能力时就会造成污染。土壤重金属污染与大气污染和水体污染相比，具有长期性、不可逆性、隐蔽性和不可降解性等特点，又因为土壤与人类的农业生产活动息息相关，直接影响农产品的安全，因此，世界各国政府都非常重视重金属污染土壤的修复技术研究。总的来说，修复土壤重金属污染的主要途径包括去除化和稳定化两种，前者是指从土壤中去除重金属污染物，使其存留浓度接近或者达到限量标准，后者改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定而降低活性。而按照修复技术的原理，可主要分为三大体系，即物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。其中，由于微生物的生长代谢及其代谢产物具有特殊的机理，并且它们具有适应恶劣自然环境的潜力，因此可以用于有针对性地处理土壤重金属污染物。生物强化技术在应用过程中常常遇到的问题是污染物对微生物的生长繁殖产生毒性，因此，该技术中第一步是如何获得对目标污染物具有高耐受性的活性微生物。在取得了高耐受性的活性微生物后，为加快对目标污染物的修复速率，可以通过施加辅助营养物质，为微生物的生长提供碳源、氮源等能源物质，促进外源微生物的生长繁殖。此外，直接施加活性微生物的方法虽然简单易行，但是活性微生物非常容易流失，或者索性被其他微生物吞噬，因此可以将外源微生物先吸附于载体上，再复合施入土壤修复体系，载体物质可以为活性微生物的生长繁殖提供保护区域和营养源，有利于活性微生物对新的环境较快适应。生物炭质材料是由生物残体（如植物秸秆和动物粪便等）在完全或部分缺氧情况下，经高温慢热（通常低于700℃）产生的一类难溶、稳定、富含碳素、高度芳香化的固态物质。生物炭可以改良土壤、调节温室气体的减排以及修复受污染场地，以其各方面存在的较强应用潜力，生物炭成为了一种环境友好的新型材料，引起了广泛的关注。生物炭作为改良剂加入土壤中，可以改变土壤微生物的活性、物种丰度和群落结构组成，能够为微生物的生长提供养分，而且生物炭的引入会导致土壤pH 值的改变，同时增加植物必需元素的可利用性，促进植物生长；此外，生物炭为多孔性物质，可以在为微生物的复合提供更大的空间的同时，为重金属离子提供大量的吸附点位，有效降低土壤中重金属污染物的生物可利用性。因此，生物炭质材料成为生物强化技术中微生物的重要辅助营养源与载体，不仅可以提高土壤肥力，改善土壤生境，为微生物的生长繁殖提供营养物质和栖息场所，而且可以吸附固定土壤中的重金属污染物。将生物炭质材料作为高效微生物的载体，二者复合用于重金属污染土壤的生物强化修复，可以实现对土壤重金属的原位修复，为农业生产废弃物的就地取材、二次利用以及生物强化技术修复土壤重金属复合污染提供了新的思路。

由于编著者水平和时间所限，书中内容如有疏漏，敬请读者批评指正。

编著者

2017年2月