1.1研究背景

土壤是人类赖以生存的物质基础和生产资料，是人类以及社会发展的基本生态环境条件，是最珍贵的自然资源。土壤一旦被污染，将会对人类造成极大的危害，因为它不仅直接导致粮食减产，而且通过食物链危害人类的健康，同时其中的污染物也会污染地下水，且随地下水迁移扩散到人类生活的其他环境中。因此，土壤污染问题的研究，对控制土壤整体环境、改善环境质量具有十分重要的意义。

随着社会工业化的发展，土壤污染问题日益严重，尤其近几年土壤重金属污染问题突出，已经引起世界的重视。土壤重金属污染可追溯到20世纪60年代，日本的“骨痛病”和“水俣病”，当时被列入震惊世界的八大公害事件，主要是土壤中重金属镉和汞，通过食物链进入人体后引起的中毒症状。近几年，土壤重金属中毒事件在我国频频发生，据环境保护部统计，2009年环保部接报的就有12起重金属、类金属污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起群体事件。湖南浏阳镉中毒事件、陕西凤翔血铅超标事件、湖南砷中毒事件和贵州汞中毒事件等，都演化为威胁和谐社会建设的公共事件。

近十年来，我国经济高速发展，工业生产产生的“三废”和城市生活垃圾随意堆放以及污水灌溉、农药和化肥不合理使用等因素，使得土壤污染问题越来越严重。从目前情况看，我国土壤污染的总体现状与趋势己从局部蔓延到区域：从城市、城郊延伸到乡村；从单一污染扩展到复合污染；从有毒有害污染发展至有毒有害污染与氮、磷富营养污染的交叉；形成点源与面源污染共存，生活污染、农业污染和工业排放叠加，各种新旧污染与二次污染相互复合或混合的态势。土壤污染的发展态势对我国耕地资源可持续利用和粮食安全提出了严峻的挑战。

据初步调查，我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万2，约占总耕地面积的1巧；其中工业“三废”污染耕地1000万hm2,污水灌溉的农田面积己达330多万hm20对于各种土壤污染造成的经济损失，目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例，每年因重金属污染，全国粮食减产1000多万t、被重金属污染的粮食多达1200万t，合计经济损失至少200亿元：对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失，目前尚难估计，但是这些类型的土壤污染问题确实存在，并且也很严重。环境保护部、国土资源部于2014年4月17日公布的“全国土壤污染状况调查公报”显示，我国耕地土壤污染物点位超标率为19.4，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌等。可见，镉是我国土壤重金属污染中的“头号”污染物。土壤中镉、锌等重金属的污染可造成生态环境恶化，导致粮食减产和农产品重金属超标，最典型的是近年来报道的“镉大米”事件。防止土壤镉、锌等重金属污染，修复受重金属污染的农田土壤，确保粮食安全和生态系统健康，己成为我国乃至世界各国实现可持续发展的重大现实需求。

固化/稳定化技术修复重金属污染土壤的技术，因其成本低廉、操作简单、效果突出而大受关注。生物质炭对土壤中重金属离子吸附固定作用强，可降低土壤中重金属的生物有效性。生物质炭是指生物质在限氧或无氧条件下经高温热解炭化而形成的固态物质。生物质炭的生产过程类似于木炭，二者的主要区别在于木炭主要由木材制得且主要用作燃料，而生物质炭则主要由农业生产过程中产生的生物质（如秸秆、木头、畜禽粪便等）制得；此外，生物质炭与其他炭质材料（如热解炭、活性炭、黑炭等）最大的区别在于其用途，即生物质炭主要是作为一种土壤改良剂用于农业和环境领域。

1.2研究目的

本论文拟以农业废弃物秸秆为原料制备的生物质炭为土壤调控剂，对生物质炭施用量、土壤pH及植物类型等因素进行正交设计与盆栽试验，通过测定土壤铜、镉等重金属有效态、植物吸收重金属及植物光合作用参数，比较分析各因素对生物质炭调控土壤重金属生物有效性的影响，以期为农业废弃物的资源化利用及重金属污染土壤的化学调控修复提供新的思路与理论依据。

1.3国内外研究现状

重金属通过添加污泥，堆肥或肥料进入土壤。即使采用最严格的污染源控制技术，生活污水污泥也含有重金属，因为它们存在于下水道或厕所的冲洗物中。例如，烟头冲入下水道携带镉。当汽车轮胎在街道上行驶时，镉从橡胶中释放出来，而在下雨之后，镉被冲入污水系统，进而富集在污泥中。堆肥污泥可含有高浓度的镉，来自堪萨斯州托皮卡镉含量为4.2mg/kg的堆肥污泥被施用于农田（Liphadzi和Kirkham，2006）。磷肥也被镉污染，Zarcinas等（2004）将马来西亚半岛土壤中镉含量升高和可可（Theobromacacao）中镉含量超标归因于磷肥的输入。在远东或巴尔干地区包装并制造假冒产品卷烟的工人，暴露于镉浓度超标的环境中。过量镉的主要来源是廉价被污染磷酸盐肥料的大量应用（Booth，2005，Stephens和Calder，2005）。