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1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
土壤污染给人类生存和生态安全带来极大风险，造成的危害事件屡见不鲜。如著名的美国拉夫运河事件、英国loscore事件、荷兰lekkerker事件以及武汉毒地等[1][2][3]。我国自改革开放以来，工业化发展迅速，为国家带来大量经济效益，但同时，工业污染也随之而来。工业活动产生的废水，废气，废渣通过水体，大气进入土壤，超出土壤的自净能力时，土壤的生态能力就会降低，进而对土壤动植物产生直接或间接地危害，从而引发一系列的问题。据国家环境保护部统计，我国受重金属污染的农业耕地超过2000万公顷，每年被重金属污染的粮食达1200余万吨，造成的直接经济损失超过200亿元，这些被污染的农作物被人类食用还会引起疾病。根据重金属污染土壤的特点，修复技术主要有工程措施，物理学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。工程措施修复彻底稳定，但是投资高，破坏土体结构；物理化学修复方法最为成熟，应用最广泛；植物及微生物修复方法应用性强，但受环境因素限制大，对土壤条件要求高。生物炭通常指树木、农业废弃物、动植物组织等生物质在无氧或者部分缺氧及相对低温（＜700℃）条件下裂解碳化形成的炭材料[4]。生物炭来源广泛、表面含有丰富的—cooh、—coh和—oh等含氧官能团，在重金属污染土壤的修复方面有着长效性。有十分广阔的应用前景。
一直以来，生物炭通常被称为具有高化学和生物化学稳定性的材料，可以长时间在土壤里保存。然而，越来越多的证据表明了像生物炭等的热解炭的生化稳定性比我们猜想的低的多，为此生物炭作为稳定性碳源的模式需要重新修正(knicker et al., 2013; watzinger et al., 2014) [5]。越来越多的研究表明部分生物炭在土壤中会被生物或非生物过程所降解(cheng et al.,2008；guggenberger et al.,2008；spokas et al.,2010)，因而只有稳定碳组分能够长期的保存下来(zimmermannet al.,2012) [6]。此外，de la rosa and knicker（2011）通过13c和15n nmr能谱发现，经过两个月的孵化后，草炭的化学结构发生了显着的变化，包括芳基结构的部分氧化和n-杂环组分的降解，也明了热解炭在短时间下存在着明显的降解情况。另外de la rosa等（2018）通过13cnmr能谱、fesem以及co2呼吸实验等发现生物炭在24个月的野外环境下，颗粒结构会大量破碎，大量的芳香-c转变成0-烷基或者c-烷基的形式存在，c的损失最高达到了27%，生物炭的稳定性远远的低于预期。而生物炭对重金属的吸附与生物炭的物理结构和化学结构息息相关，为此人们在利用生物炭的同时也开始担心生物炭对重金属的固化修复是否具有长期有效性。
蚯蚓作为一种土壤中最为重要的土壤动物，自 20世纪 90年代以来，用蚯蚓的分子、生物化学和生理反应(生物标志物)来监测土壤污染的变化情况已越来越受到人们的关注，生物标志物为田间条件下指示土壤污染情况提供了有效的工具[7]。传统的生态毒理学研究通常只测量蚯蚓体内污染物的残留量或环境中化学物质的残留量，生物标志物的主要优势就在于它们弥补了传统环境毒理学方法的一些局限性[8]。蚯蚓通常被视为土壤动物区系的代表类群而被用于指示、监测土壤污染，蚯蚓在陆地生态系统中的特殊地位及其毒理学特性使它成为土壤有害化学物质的理想指示生物，近30年来，国际上几乎将蚯蚓用于所有重要土壤污染物的指示研究[9]，蚯蚓的种群数量、种类丰度、多样性等参数都是评价污染物环境危害的有用工具。从生态学的角度来看，蚯蚓处于食物链的底端，与土壤中的各种污染物接触密切，利用蚯蚓作为指示物监测、评价土壤污染，可为保护整个土壤动物区系提供一个相对安全的污染物浓度阈值[10]。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标：探究蚯蚓对生物炭应用于土壤重金属污染修复效果的影响
研究内容：1.探究生物炭的施加对土壤动物蚯蚓的影响；2.探究生物炭和蚯蚓的存在对土壤理化性质的影响；3.探究蚯蚓对生物炭钝化效果的影响
拟解决的关键问题：1.蚯蚓在实验土壤中的正常生长活动，2.在土柱实验中既能满足植物的生长，又能避免蚯蚓逃逸的实验设置，3.蚯蚓的代谢活动对土壤性质和重金属有效态的影响。
3. 研究的方法与方案
研究方法：实验材料：原位重金属污染土壤，赤字爱胜蚯蚓，稻壳生物炭，污泥生物炭，上海青。
技术路线：
4. 研究创新点
研究表明生物炭能对土壤中的重金属产生一定的钝化作用，蚯蚓可以活化土壤中的重金属。
但是考虑蚯蚓的存在是否会影响生物炭的修复效果却人少有研究。
然而蚯蚓是农田土壤中最为重要和大量存在的土壤动物，其对生物炭的影响不得不考虑，此外我们还设计了一个较为科学合理的土柱装置。
5. 研究计划与进展
2019.1.18-2019.2.18：生物炭固化重金属污染土壤一个月，以及上海青的萌发，和蚯蚓的实验室适应培养
2019.2.18-2019.3.18 ：上海青的移栽和蚯蚓的投放管理
2019.3.18-2019.4.20： 实验数据处理分析
