林海团队在玉米芯生物炭修复黄壤和褐土中砷、镉的效果及机理研究取得新进展学术资讯

来源：农环视界

土壤中重金属污染具有隐蔽性、难降解性，在环境中具有潜在的生态风险，在处理过程中相对较困难。目前，原位钝化技术在成本和技术方面具有较大优势，得到了广泛关注，特别是生物质材料。其中生物炭在土壤改良及土壤重金属修复领域研究较多，它不仅能够有效钝化土壤中重金属污染物，而且能够提高土壤肥力，改善土壤生态环境，促进作物生长和增加产率。

本研究主要考察不同热解温度及改性生物炭对不同类型土壤中As和Cd的钝化效果，研究生物炭对土壤pH、土壤养分（有效N，有效P，有效K）、土壤有机质（TOM）及土壤中生物群落结构变化的影响，得到不同时间段生物炭钝化中As和Cd的作用规律。

本研究以玉米芯为原料，限氧条件在350°C、，550°C温度下，裂解2小时制备生物炭材料。黄壤采于贵阳市某冶炼厂附近农田表层土；褐土采于北京市某污水灌区附近农田表层土。经过原位钝化实验，得出改性生物炭（BCTD）对重金属有很好的固定化作用（图1），并能将酸溶性和还原性组分转化为残渣态（图2）。施用生物炭后，两种土壤总氮、有机质和速效钾含量均增加。

图1 在15天，30天生物炭材料对污染土壤中砷和镉钝化效果

图2 不同钝化材料的土壤中砷和镉在15天和30天形态变化

主成分分析表明，玉米芯生物炭越小的C/O比有利于As的稳定；生物炭的比表面积和总孔体积越大越利于土壤Cd的钝化。生物炭的比表面积、孔隙率、有机质组分越高，越利于土壤微生物多样性（图3）。

图3 不同钝化材料处理的北京褐土和贵州黄壤环境因子主成分分析：（a）北京褐土，（b）贵州黄壤

本研究揭示了生物炭对污染土壤中砷和镉的钝化机理，为农业废弃物资源化及污染土壤的修复，特别是砷、镉污染土壤，提供明确的策略。详细内容请参考原文。

本研究来自北京科技大学环境生物技术与环境材料开发林海教授团队，近期以“The influence of corncob-based biochar on remediation of arsenic and cadmium in yellow soil and cinnamon soil”在线发表于Science of the Total Environment（2018 IF = 5.589）。论文第一作者为罗明科博士生，通讯作者为林海教授。本研究得到了中央高校基础科研业务费和工业污染物资源化处理北京市重点实验室资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137014

来源：nhsj-wx 农环视界

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