178 / 2023-10-25 16:08:45

生物炭材料对土壤中炸药污染的修复机理研究

炸药；生物炭；吸附；降解

军事训练场、弹药销毁场等场地会受到2,4,6-三硝基甲苯（TNT）等炸药化合物的污染，这些炸药具有较强毒性，进入环境后会在土壤和水中发生迁移转化，长期污染环境，威胁人体健康。生物炭是生物质在限氧条件下热解制备的碳质材料，具有大的比表面积和丰富的官能团等特点，能够吸附或促进污染物降解。本研究利用不同来源生物炭去除TNT污染物。吸附实验表明，植物基生物炭对炸药化合物吸附有更优异的吸附性能，在100 mg/L TNT浓度时，200mg/L生物炭浓度下，饱和吸附时间下植物基生物炭的吸附容量为27.1 mg/g，吸附去除率可达51.3%，而相同条件下动物基生物炭和污泥基生物炭的去除率仅有3.8%，吸附动力学研究表明，植物基生物炭对TNT的吸附过程符合伪二级动力学过程。通过对不同生物炭理化性质进行分析表征，植物基生物炭具有更高的比表面积(621 m²/g)、更高的碳含量(87%)和更丰富的表面官能团，这些性质有利于生物炭通过弱静电作用和π-π相互作用吸附TNT等污染物。进一步研究生物炭对微生物降解TNT的促进效果，添加200 mg/L植物基生物炭后，5 h内Shewanella oneidensis MR-1对100 mg/L TNT的去除率即可达到70%，远高于微生物单独降解TNT（去除率约10%），表明生物炭能促进微生物降解TNT污染物。本研究可为TNT等含炸药污染场地修复提供一种绿色可持续的修复技术。