Biochar | 使用原始和改性生物炭去除水和土壤中的砷

文章亮点：

1. 综述了原始生物炭和改性生物炭的制备、理化性质及吸附砷的机理。

2. 热解温度、pH、溶解有机碳的存在、表面电荷和微生物活性影响砷的吸附。

3. 由于络合、离子交换、氧化和还原的组合机制，改性生物炭显示了吸附砷的前景。

文章摘要：

砷（As）是公认的环境中影响人类健康的有毒污染物。生物炭是一种功能可调的多孔碳质材料，已被广泛用作修复砷污染水和土壤的吸附剂。已有多种类型的原始生物炭和改性生物炭，而对生物炭表面进行改性可增加其对砷的吸附能力。吸附能力受多种因素的影响，包括生物质热解温度、pH、溶解有机碳的存在、表面电荷、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐的存在以及微生物活性。改性生物炭对As吸附的改善归因于多种机制，包括表面络合/沉淀、离子交换、氧化、还原、静电相互作用以及对As具有较高亲和力的表面官能团。改性生物炭具有更强吸附砷的潜力。然而，需要进一步研究从而提升它们的吸附性能。例如，改性生物炭必须是生态友好的、具有成本效益的、可靠的、高效的和可持续的，以确保其广泛吸附受污染的水和土壤中的As。开展针对这些问题的研究依赖于对生物炭改性的透彻理解。本文对原始生物炭和改性生物炭进行了深入的综述，包括它们的产生、物理化学性质和As吸附机理。此外，还对生物炭在As污染环境中的应用进行了综合评价，以指导现场选择合适的生物炭用以去除砷。

结论：

1. 多种金属和纳米材料的结合改善生物炭的吸附性能尚需更多的研究。

2. 生物炭的表面功能化（在生物炭表面修饰酰胺官能团）在分子水平上的相关机制有待深入研究。

3. 细菌与生物炭结合可以有效促进甲基化As（特别是气态甲基As）的合成，生物炭气化砷可作为未来的研究方向。

4. 未来的研究更好地利用来自现场的水、废水和富含As和共生离子的土壤，以改进对真实As污染环境吸附行为的评估。

5. 从环境保护和可持续发展的角度，选择最合适的原始生物炭去除水体和土壤中的As仍然是一项具有挑战性的任务。

作者简介：

张伟，广州大学，广东省自然科学基金杰出青年项目获得者，广州市高层次人才，广州市珠江科技新星。研究环境污染物生态毒理学、健康风险评价和去除技术原理与应用。主持国家自然科学基金面上等项目13项。已在ES&T等环境科学领域顶级期刊发表科研论文60篇，第一/通讯作者42篇。

Yong Sik Ok，高丽大学，主要从事土壤环境修复、新型污染物地球化学行为、新型污染物的生物可利用性、生物质能和生物炭应用等研究。在Nature、Science等发表论文900余篇，H指数131，97篇入选Web of Science “高被引论文”。自2018年，作为环境与生态和工程领域的高被引学者。