由于重金属不能被微生物降解，它通过食物链在动物、人体内蓄积，严重影响人体健康，尤其是铅离子在动植物及人体内累积，达到一程度后就会产生严重危害，尤其对免疫力低下人群。铅蒸汽和铅粉尘极易通过呼吸道进入人体，通过消化道吸收进入血循环。据不完全统计，我国每年重金属铅的排放量高达4.5t/a，主要有铸造、采矿、涂料、冶炼、油漆、农药、化肥、电镀等。
生物炭也称生物质炭，是生物残体在缺氧或无氧条件下，热解（通常≤700℃）得到的一类难熔、稳定、高度芳香化、含炭的固态物，主要组成元素有碳、氢、氧、氮等。具有成本低、无污染、生态安全、易大面积推广等特点。其作为一种新型环境功能材料在农业土壤改良、污染土壤修复、温室气体减排等方面有巨大应用潜力，是目前的国内外的研究热点。生物炭具有良好孔隙结构、较大的孔隙度和巨大的比表面积，其表面含有羧基、酚羟基、羰基、酸酐等基团，这些结构特性使生物炭具备了良好的吸附特性及稳定性。
生物炭制备主要以秸秆、木屑，玉米芯，麦秆等植物，动物粪便以及污泥为主。每年我国产生3000万吨-4000万吨含水率在80%左右的市政污泥，目前污水处理大部分只是一个污染物转移的过程，把污染物从水转化到了污泥中，当前普遍采用的污泥的处理方法主要有干化焚烧、填埋、堆肥等，污泥的处理与处置一直是一个难题，国内大部分污泥处理是在于将污染物减量化，并没有使其资源化；我国每年产生农作物秸秆约23010万吨，农作物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水所组成的，其有机物的主要成分是纤维素类的碳水化合物，此外还有少量的粗蛋白质和粗脂肪。我国大部分秸秆都被直接燃烧，造成资源浪费且易造成大气污染；我国畜禽养殖总量不断上升，每年产生38亿吨畜禽粪便，粪便中主要含有蛋白质、脂肪类、有机酸、纤维素以及钾、磷等微量元素，目前我国动物粪便有效处理率却不到50%，若不进行有效处理，容易污染土壤及地下水。这些不仅造成资源严重浪费，对我们周边环境也造成危害。
通过热解技术制备生物炭是一种很有潜力的资源化利用途径，热解可以很大程度降低物质的体积，灭菌及回收物质中的营养物质。是有机废弃物资源化利用的有效途径之一。热解炭具有活性碳的一些特点，通过探究热解工艺，从而热解炭的性能达到或优于活性炭标准，可吸附重金属用于土壤修复和废水深度处理。
1、生物炭吸附海产品中重金属铅离子的原理
生物炭不是一般的木炭，是一种碳含量极其丰富的木炭。它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉生物炭米秆、海产品污泥或其它农作物废物碳化。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的木炭被科学家们称为”生物炭”。它的理论基础是：生物质，不论是植物还是动物，在没有氧气的情况下燃烧，都可形成木炭。
生物炭是一种经过高温裂解”加工”过的生物质。裂解过程不仅可以产生用于能源生产的气体，还有碳的一种稳定形式——木炭，木炭被埋入地下，整个过程为”碳负性”（carbon negative）。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。事实上，之所以肥沃的土壤大都呈现黑色，就是因为含碳量高的缘故。生物炭具有良好孔隙结构、较大的孔隙度和巨大的比表面积，其表面含有羧基、酚羟基、羰基、酸酐等基团，这些结构特性使生物炭具备了良好的吸附特性及稳定性。
2、生物炭吸附海产品中重金属离子铅应用
现铅废水处理技术主要采用离子交换、膜分离法、化学还原法、反渗透和蒸馏电渗析等。有研究表明，相比于传统活性炭，生物炭对重金属的吸附效果显著，例如在200℃下烧制的牛粪生物炭对Pb2+的吸附量是普通活性炭吸附量的6倍。生物炭对重金属离子的吸附主要依靠表面吸附，由于生物炭中H、N、S元素含量随着热解温度的升高和热解时间的增加而减少，所以生物炭中的含氧和含氮官能团减少，从而削弱生物炭对重金属的吸附能力。相关文献中如BEESLEY等（2011）研究也表明，生物炭对土壤中重金属As3+、Cd2+、Zn2+的吸附主要依靠表面吸附，随着热解温度的升高和热解时间的增加，热解生物炭形成了较多的芳香环结构，与金属离子间发生阳离子E2键作用，从而增强生物炭的吸附能力，提高热解温度并增加热解时间有利于提高污泥热解炭对重金属的吸附能力。生物制炭与植物制炭在吸附机理上有一定的相似性，相关研究利用水稻秸秆制成生物炭进行土培实验，研究了其对土壤pH和CEC等性质的影响和吸附机制，表明生物炭对重金属Pb的吸附主要是生物炭表面的含氧官能（-COOH和-OH）与Pb2+结合形成表面络合物，从而将Pb固定在生物炭表面，主要依靠化学吸附，而不仅仅依靠生物炭比表面和孔体积引起的物理吸附。在研究水葫芦炭、杨树枝炭和玉米秸秆炭时也得出相同结论，其认为是由于水葫芦表面有较多的含氧官能团致使其相较其它两者较良好的重金属吸附性能。同样指出生物炭吸附重金属主要依靠其富含的含氧官能团及其释放的阳离子。因此在实际中应控制合适的重金属Pb2+污水浓度，以提高热解生物炭的利用率。适当提高重金属溶液浓度，提高热解温度和增加热解时间有利于提高热解生物炭对重金属Pb2+的吸附量。提高热解温度和增加热解时间有利于提高热解生物炭对重金属Pb2+的去除率。可见，利用热解技术将废弃物制备成生物炭来吸附污水中的重金属铅离子，为废弃物资源化提供有效新途径。
3、结语
通过热解技术将秸秆、木屑，玉米芯，麦秆等植物、动物粪便以及海产品污泥等废弃物制备成生物炭来吸附污水中的重金属铅离子，为废弃物资源化利用及其在土壤和废水重金属治理中发挥出巨大作用，真正做到资源综合利用。（来源：浙江环科环境研究院有限公司）
