重金属与农药残留在土壤中的积累致使土壤遭受严重污染，引发了一系列生态问题。生物炭及其复合材料因其独特的表面结构使其可通过物理或化学等作用吸附土壤中的污染物，限制污染物在生态系统中的迁移与传递过程，进而改善土壤理化性质，因此生物炭在土壤污染治理方面的应用研究越来越多地引起关注，但多数研究局限于实验室水平。
文章对近年来生物炭及其复合材料在自然土壤环境中的应用的相关研究进行了整理，从重金属与有机污染物两个方面切入，阐述了不同生物炭材料在污染土壤中对两类污染物的作用机理;介绍了生物炭的改性和复合方法及其应用优势，同时对生物炭材料在污染土壤修复中的研究重点进行了展望。
复合材料可以显著增强生物炭对污染物的吸附性能。从吸附机理上看，生物炭及其复合材料对重金属污染多以静电作用、离子交换作用、表面官能团作用为主;对有机污染物则主要以分配作用、吸附作用、孔隙填充为主，但在实际应用过程中，这些机理往往共同发挥作用，只是贡献程度不同。另外，生物炭及其复合材料也可通过提高土壤质量间接增强土壤对污染物的抗性等。虽然纳米材料能够增强生物炭的性能，但其对土壤中微生物的毒性机理尚不完全清楚。
综上所述，生物炭及其复合材料在自然土壤环境中的应用能显著降低污染物的毒性，但新型生物炭复合材料的作用机理有待进一步的研究和论证。
结论与展望：
综上，生物炭及其复合材料在土壤污染修复中的应用研究是当下的热点，相关研究主要聚焦于生物质材料-污染物-土壤环境体系、土壤重金属和有机污染修复及土壤改良等领域，但多停留于实验室水平，系统总结生物炭及其复合材料对真实土壤环境中污染修复的研究较少，应拓展其在相关方向的适应性研究。随着土壤污染防治形势日益严峻和研究的逐步深入，生物炭及其复合材料对土壤污染修复的研究应该在以下几方面进行进一步完善发展：
(1)应重点关注如何将实验室中得到的生物炭材料应用于自然土壤环境体系之中，并要关注材料在应用环境下的稳定性与复合材料的迁移性，并考虑其制备成本及使用的生物质及其复合材料的潜在风险。
(2)在研究生物炭及其复合材料修复受污染土壤的过程中，尽可能选用更加绿色的改性方法及更加环保的复合材料，同时要探究其与污染物的相互作用，还应探寻其对环境中各个组分的影响。如纳米复合生物炭材料，应关注其对土壤微生物群落的毒性。
(3)生物炭及其复合材料的吸附能力受到多种因素影响，而对其作用机理的研究多为定性分析，鲜见定量分析，因此，如何定量分析不同作用机理的贡献率可作为未来的研究方向之一。
