不同作物秸秆生物炭吸附细菌和铅镉的作用(2)
生物炭的元素组成主要包括碳（C）、氮（N）、氢（H）、氧（O）等，还含有丰富的常量元素磷（P）、钙（Ca）、镁（Mg）、钾（K）及微量元素锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）等[2]一般碳含量高达60%以上[3][4]。生物炭一般由稳定芳香化结构组成，并含有大量脂肪族和氧化态碳结构物质[5]。生物炭的碳形式由制备条件、形成过程、植物细胞结构中碳的特征、与植物生长地的地质情况有关。不同的原材料、湿度、时间生产得到的生物炭，在比表面积、孔容、孔径、结构、pH、灰分含量、持水性、表观密度等理化性质上差异很大[6]。一般来讲，不同的生物质类型或炭化条件所制得的生物炭表现出不同的性能。
刘莹莹等[7]研究发现，玉米秸秆因其含碳量高的因素，对溶液中的Pb2+和Cd2+的去除率较高。陈再明等[8]研究发现。戴静等[9]试验指出活性炭是通过其在水中水解出的CO32-、PO43-、SiO44-和溶液中的Pb2+，Cd2+发生反应沉淀而去除。
我国是农业大国，有丰富的农业生物质废弃物。每年产生各类农作物秸秆7×108吨左右[10]，而大米，玉米等等大宗农作物的秸秆占5×108吨左右，这提供了非常丰富的生物质原料。
现在生物炭作为农业废弃物资源化综合利用的产物，是由生物质在部分或完全缺氧的情况下热解产生的一类含碳量较高（碳的含量达60%以上）的高度芳香化物质，由于其特殊的理化性质以及其在全球生物地球化学循环、环境系统和气候变化中的重要作用，近几年来已成为当前最具有吸引为的研究方向之一。
利用微生物去除重金属离子也是这两年环境科学的热门领域，而生物炭可以有效固定微生物，具有处理效率高、稳定性好、作用时间长、无二次污染、抗环境影响因子、强能够直达水底、便于存储与运输等优点。然而重金属吸附菌与生物炭之间的互作仍有待进一步细致的探究。
生物炭是农业废弃物资源化利用的产物，是近几年来在农业和环境科学领域迅速发展起来的研究热点之一，在环境保护方面的应用前景广阔。当前，科研人员研究使用的生物炭多种多样，同种生物质材料在不同裂解温度和裂解时间的条件下，制备的生物炭理化性质有一定差异性，而不同种生物质在相同裂解温度度和时间的条件下制备的生物炭，其理化性质也存在差异，而具有不同理化性质的生物炭基本理化特征还未完全弄清楚，缺乏系统而全面的研究，以上诸多不确定性和差异必然会造成试验结果的差异性和不同。基于此，本文选取不同制备温度、不同来源生物炭作为研究对象，研究其吸附铅镉的作用，探讨其与细菌协同吸附铅镉的作用，以期为生物炭和细菌联合修复重金属污染研究提供理论支持。
1 材料与方法
1．1 实验材料
本次试验所有材料均由南京农业大学生命科学学院地质微生物试验室提供。
1．1．1 秸秆材料 包括水稻秸秆和玉米秸秆。
1．1．2 菌株材料 巨大芽孢杆菌H3菌株。
1．1．3 培养基和试剂 LB培养基，LB固体培养基，CdCl2母液（Cd2+浓度为5 g/L），Pb（NO3）2母液（Pb2+浓度为10 g/L）
1．2 实验方法
1．2．1 生物炭的制备
生物炭制备；将洗净的玉米秸秆和水稻秸秆分别于80 ℃下烘干，粉碎后过2 mm筛。过筛后的物料分别装填入30 mL的陶瓷坩埚中，装满后轻微压实，盖上盖子并置于马弗炉内炭化，炭化温度分别为400 ℃和600 ℃。炭化前，将马弗炉预热至所设的炭化温度，待温度降至150 ℃时，放入样品，开始加热炭化，升温速率为20℃/min。当达到预设温度后，加热5分钟，停止加热。待温度自然降至150℃时，取出制备生物炭，降至室温，装入预先准备的小袋中备用。称量获得的活性炭质量。