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生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用一、本文概述本文旨在探讨生物炭的环境吸附行为及其在土壤重金属镉污染治理中的应用。
我们将概述生物炭的基本性质及其环境吸附行为的原理，包括其表面性质、官能团种类和分布以及其对不同污染物的吸附机制。
随后，我们将详细介绍生物炭在土壤重金属镉污染治理中的应用，包括其对镉的吸附效果、影响因素以及在实际应用中的可行性。
我们还将对生物炭的应用前景和潜在风险进行评估，以期为其在土壤重金属污染治理中的进一步应用提供理论支持和实践指导。
通过本文的研究，我们期望能够为生物炭在环境保护领域的应用提供新的思路和方法，同时为土壤重金属污染治理提供更为有效和环保的解决方案。
二、生物炭的吸附特性生物炭作为一种具有多孔结构和巨大比表面积的炭质材料，表现出优异的吸附性能。
其吸附特性主要源于其丰富的表面官能团（如羧基、酚羟基、内酯基等）以及多孔结构形成的微孔和大孔。
这些官能团和孔结构使得生物炭能够有效地吸附环境中的重金属离子、有机物和其他污染物。
生物炭的吸附过程通常包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要依赖于生物炭的孔结构和表面积，通过范德华力等物理作用力将污染物吸附在表面。
而化学吸附则涉及到生物炭表面的官能团与污染物之间的化学反应，如离子交换、络合反应等。
这种双重吸附机制使得生物炭在多种污染物的去除中表现出良好的应用潜力。
在重金属镉的吸附中，生物炭的吸附能力受多种因素影响，包括生物炭的制备条件、表面性质、镉离子的浓度、pH值以及共存离子等。
一般来说，生物炭的吸附能力随着镉离子浓度的增加而增强，但过高的浓度可能导致吸附饱和。
pH值对生物炭吸附镉离子的影响也显著，通常在中性或弱碱性条件下，生物炭对镉离子的吸附能力较强。
共存离子则可能通过与镉离子竞争吸附位点而降低生物炭的吸附效率。
为了进一步提高生物炭对镉离子的吸附性能，研究者们通过改性、复合等方法对生物炭进行改良。
例如，利用化学试剂对生物炭进行表面修饰，引入更多的活性官能团；或将生物炭与其他吸附材料（如活性炭、膨润土等）进行复合，形成具有协同吸附效应的新型复合材料。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
近年来，随着工业的快速发展和人类活动的不断增加，土壤重金属污染问题日益严重。
重金属污染不仅对土壤质量和农作物产量产生不良影响，还可能通过食物链的传递影响人
类健康。
寻找有效的修复方法成为当前亟待解决的问题。
许多研究表明，生物炭对土壤重金属污染具有良好的修复效果。
生物炭可以显著降低
土壤重金属浓度。
研究发现，生物炭可以通过电化学吸附、离子交换、表面络合等机制与
重金属形成稳定的络合物，减少重金属的活性和生物有效性。
生物炭可以改善土壤性质和
环境条件，促进土壤微生物的活动。
土壤微生物在重金属污染修复中扮演着重要角色，可
以通过降解有机物、凋落叶和根系分泌物来稳定化和还原重金属。
生物炭的增加可以提供
更适合微生物生长的环境，从而促进土壤自我修复。
生物炭对土壤重金属污染的修复效果还存在一些不确定性和争议。
生物炭的效果受土
壤类型和重金属种类的影响。
不同土壤类型和重金属种类具有不同的吸附和迁移特性，对
生物炭的修复效果有差异。
生物炭的修复效果还受生物炭添加剂的用量和施用方式的影响。
需要进一步研究生物炭的配方和应用技术，以提高修复效果。
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 机碳和轻组有机碳的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２０１７，３５（１）：８－１３．［３２］张军科，江长胜，郝庆菊，等．耕作方式对紫色水稻土轻组有机碳的影响［Ｊ］．生态学报，２０１２，３２（１４）：４３７９－４３８７．［３３］田慎重，王 瑜，李 娜，等．耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响［Ｊ］．生态学报，２０１３，３３（２２）：７１１６－７１２４．［３４］张 璐，张文菊，徐明岗，等．长期施肥对中国３种典型农田土壤活性有机碳库变化的影响［Ｊ］．中国农业科学，２００９，４２（５）：１６４６－１６５５．［３５］严 君，韩晓增，陈 旭，等．施肥对小麦、玉米和大豆连作土壤微生物群落功能多样性的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２０１９，３７（６）：１７１－１７７．［３６］唐海明，肖小平，李微艳，等．长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响［Ｊ］．生态环境学报，２０１６，２５（３）：４０２－４０８．［３７］张向前，杨文飞，徐云姬．中国主要耕作方式对旱地土壤结构及养分和微生态环境影响的研究综述［Ｊ］．生态环境学报，２０１９，２８（１２）：２４６４－２４７２．［３８］刘定辉，舒 丽，陈 强，等．秸秆还田少免耕对冲积土微生物多样性及微生物碳氮的影响［Ｊ］．应用与环境生物学报，２０１１，１７（２）：１５８－１６２．彭红宇，刘红恩，王秋红，等．低温生物炭和化肥配施对冬小麦生长和土壤铅镉生物有效性的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（４）：２１２－２１９．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０４．０３１低温生物炭和化肥配施对冬小麦生长和土壤铅镉生物有效性的影响彭红宇，刘红恩，王秋红，李 畅，秦世玉，张玉鹏，刘亥扬，许嘉阳，赵 鹏（河南农业大学资源与环境学院／河南省土壤污染防控与修复重点实验室，河南郑州４５０００２） 摘要：以济源某基地土壤为研究对象，选用农业废弃物花生壳为供试生物炭原材料，采用温室小麦苗期盆栽方法，分别在低温（２５０℃）、高温（４５０℃）条件下热解制备生物炭，并作为辅料与化肥配施进行对比试验，设置不施肥对照（ＣＫ１）、基础施肥对照（ＣＫ２）、１％低温生物炭（Ｔ３）、２％低温生物炭（Ｔ４）、１％高温生物炭（Ｔ５）、２％高温生物炭（Ｔ６）６个处理，研究低温生物炭和化肥配施后对原位铅、镉污染土壤有效性及冬小麦生长的影响。
生物炭对铜、铅、镉复合污染土壤的修复效果唐行灿;陈金林;张民【摘要】将玉米秸热解制备的生物炭施入铜、铅、镉复合污染土壤,通过土壤培养实验和小白菜盆栽实验,探究热解温度(400、700℃)和施加量(1％、2％、5％)对生物炭修复重金属污染土壤效果的影响.结果表明,施加400℃生物炭(BC400)和700℃生物炭(BC700)后土壤pH分别增加0.14～0.52和0.27～0.78.施加两种生物炭均可以使土壤重金属形态钝化,降低小白菜对重金属的吸收;而且生物炭施加量越大,效果越明显.对重金属生物有效性降低的改良效果顺序为BC700＞BC400.在生物炭施加量相同的情况下,BC400处理小白菜可食部干重大于BC700处理.同时,相对于施加量5％的BC700处理,施加5％的BC400能更明显地增加土壤微生物的生物量.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2014(041)012【总页数】5页(P67-71)【关键词】生物炭;重金属复合污染土壤;重金属生物有效性;小白菜【作者】唐行灿;陈金林;张民【作者单位】南京林业大学森林资源与环境学院,江苏南京210037;南京林业大学森林资源与环境学院,江苏南京210037;山东农业大学资源与环境学院,山东泰安271018【正文语种】中文【中图分类】X53目前，我国土壤重金属污染非常严重[1]。
据国家环境保护部统计,每年因重金属污染的粮食达1 200万t,造成的直接经济损失超过200亿元。
2011年2月国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》,强调要切实加强重金属污染防治。
生物质在完全或部分缺氧的条件下低温热解产生的固体残渣称为生物炭。
生物炭大多呈碱性，多孔，容重小，比表面积大，吸水、吸气能力强，不仅具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学抗分解性，还具有较高的表面负电荷量以及高电荷密度的特征，并含有一定的矿质养分[2]。
自从1963年Hilton等[3]观察到土壤中生物黑炭对非草隆等农药的良好吸附效果之后，关于生物炭对污染物质在土壤环境中的迁移、归趋以及生物有效性影响的研究一直是热点。
复合改性生物炭的吸附特性及其对轻中度镉污染农田土壤的钝化效应潘国俊;卢信;杨振泉;陈丙法;耿淑芳;樊广萍;高岩;尹小乐【期刊名称】《江苏农业学报》【年(卷),期】2024(40)3【摘要】农田土壤中的镉污染会导致作物中的镉过量累积,而作物中的镉会通过食物链传递给人,从而严重威胁人体健康,因此迫切需要采取合理的应对措施。
本研究旨在将不同材料[氢氧化钾(K)、凹凸棒土(A)、钙镁磷肥(M)和聚丙烯酰胺(P)]与生物炭混合后进行球磨改性(Q)处理,通过吸附平衡试验、盆栽试验研究改性生物炭对镉的吸附特性及其对镉污染土壤的钝化效果。
结果表明,与未改性生物炭(YC)相比,改性生物炭具有更丰富的官能团和矿物元素,对镉的吸附动力学曲线符合准二级动力学方程,吸附方式主要表现为单分子层吸附。
pH值、温度的升高可以提高生物炭对镉离子的吸附能力。
在土壤中添加生物炭可以显著提高土壤的pH值和养分含量,并且降低土壤有效镉含量,其中添加氢氧化钾+凹凸棒土+钙镁磷肥+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAMP)和添加氢氧化钾+凹凸棒土+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAM)分别可使土壤有效镉含量较对照(CK)显著降低25.5%、23.4%(P<0.05)。
与添加未改性生物炭(YC)的处理相比,添加QKAMP、QKAM处理的土壤中有效镉含量分别显著降低了16.84%、14.57%(P<0.05)。
此外,与对照相比,添加QKAMP、QKAM分别可使小青菜地上部的镉含量显著降低36.1%、33.6%;与未添加改性生物炭处理(YC)相比,添加QKAMP、QKAM处理小青菜地上部的镉含量分别显著降低了21.6%、18.6%。
由此可见,QKAMP作为一种重金属钝化材料,可以更好地降低中性(pH值7.07)、轻中度镉污染(≤1.75 mg/kg)土壤中镉的生物有效性,确保农产品安全生产。
【总页数】12页(P457-468)【作者】潘国俊;卢信;杨振泉;陈丙法;耿淑芳;樊广萍;高岩;尹小乐【作者单位】扬州大学食品科学与工程学院;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室【正文语种】中文【中图分类】S151.93【相关文献】1.锰改性水稻秸秆生物炭对碱性土壤中砷-镉复合污染的钝化作用2.新型改性稻壳生物炭材料对镉污染土壤钝化效果的研究3.赤泥和生物炭对农田镉污染土壤钝化效果研究4.二氧化锰/氨基改性生物炭对铅、镉复合污染土壤的钝化修复研究5.羟基磷灰石改性烟草秸秆生物炭钝化修复土壤镉、铜污染因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物炭对土壤重金属污染修复研究
生物炭是一种经过高温热解的有机材料，主要成分为碳元素。
具有良好的吸附能力、
生物活性和稳定性，可以用于土壤重金属污染的修复。
土壤重金属污染是目前环境问题中的一个重要方面，长期积累会导致生物灭绝、土壤
肥力下降等环境影响。
因此，寻找一种有效的修复方法变得越来越重要。
生物炭的吸附性能主要称为静态吸附和动态吸附两种类型。
静态吸附是指在稳定状态下，生物炭表面接触土壤重金属污染物并与其发生完全吸附的能力。
动态吸附则是指在土
壤筛选过程中，生物炭可以与污染物接触并较快地与其发生互动的能力。
研究表明，生物
炭的静态吸附能力主要取决于其官能团的化学特性、表面积和孔隙结构，而动态吸附能力
主要取决于生物炭粒子的尺寸和形态。
生物炭的生物化学作用主要通过微生物进程实现。
当生物炭投入土壤后，可以增加土
壤微生物数量和种类，激活土壤微生物体系，因此加速土壤中重金属的生物化学还原和部
分还原，从而减轻土壤重金属的毒性和生态风险。
生物炭的应用具有广阔的前景，可以使用在不同的土壤类型和重金属污染物质中。
当前，与传统修复技术相比，使用生物炭进行修复土壤的成本和成本风险更小，技术更成熟，使用较为简单和经济有效。
在不断探索生物炭在土壤重金属污染修复中的应用的过程中，需要加强对其基础特性
和修复机理的科学研究，为其合理应用提供科学依据。
此外，实践应尽量将生物炭修复技
术与其他修复技术相结合，以形成优势互补。
《污泥-草炭土复合改良镉污染土壤下的植物修复技术》一、引言随着工业化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重，尤其是镉污染，已成为影响农业生产和生态环境的重要问题。
镉污染土壤的修复技术多种多样，其中植物修复技术因其环保、经济、可持续等优点备受关注。
本文将重点探讨一种新型的植物修复技术——污泥-草炭土复合改良镉污染土壤下的植物修复技术。
二、镉污染土壤的现状及危害镉是一种有毒的重金属元素，在工业生产中广泛使用。
然而，镉污染土壤会对生态环境和人类健康造成严重危害。
镉污染土壤的修复工作刻不容缓，而植物修复技术因其独特的优势成为了一种有效的修复手段。
三、污泥-草炭土复合改良技术污泥和草炭土是两种常见的土壤改良材料。
污泥富含有机质和植物生长所需的营养元素，而草炭土具有良好的保水保肥性能。
将这两种材料进行复合改良，可以有效地提高土壤的肥力和环境质量，为植物生长提供良好的环境。
在镉污染土壤的修复中，污泥-草炭土复合改良技术通过增加土壤的有机质含量、改善土壤结构、提高土壤的缓冲能力和吸附能力，从而降低镉的生物有效性，减少镉对植物的毒害作用。
同时，该技术还能促进植物的生长，提高植物的生物量，进一步增强植物对镉的吸收和固定能力。
四、植物修复技术的应用植物修复技术是利用植物及其根际微生物体系来修复重金属污染土壤的一种环保技术。
在污泥-草炭土复合改良的基础上，植物修复技术可以进一步降低镉污染土壤中的镉含量，减轻镉对环境的危害。
具体而言，植物通过根系吸收、转运和固定镉元素，降低镉在土壤中的生物有效性。
同时，植物根际微生物在植物根系的分泌物作用下，可以改变镉的化学形态，进一步降低镉的毒性。
此外，植物修复技术还能提高土壤的肥力和生物多样性，促进生态系统的恢复。
五、实验结果与讨论通过实验，我们发现污泥-草炭土复合改良技术能显著提高镉污染土壤的修复效果。
在应用植物修复技术的过程中，复合改良技术能促进植物的生长，提高植物的生物量，从而增强植物对镉的吸收和固定能力。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用1. 引言1.1 生物炭在土壤重金属污染修复中的应用生物炭在土壤重金属污染修复中扮演着重要的角色。
随着工业化的进程和城市化的发展，土壤重金属污染成为了一个严重的环境问题，对农业生产和人类健康造成了严重威胁。
开发高效、环保的修复技术是当前亟需解决的问题之一。
通过添加生物炭，可以有效减少土壤中重金属的有效性，降低其对作物的吸收和转运能力，从而减少重金属对作物的毒害性，保障作物的生长和产量。
生物炭在土壤重金属污染修复中具有广阔的应用前景，但其应用效果受到多种因素的影响，包括生物炭的性质、用量、施用方式等。
未来的研究应当进一步深入探讨生物炭在土壤重金属修复中的机制，并寻求更加高效、环保的应用方法，以实现土壤重金属污染的有效修复和生态环境的持续改善。
2. 正文2.1 生物炭的性质及作用机制生物炭是一种由植物材料或其他有机物质经过高温热解或氧化处理而制成的固体炭材料。
其具有孔隙结构，表面积大，能有效吸附各种有害物质。
生物炭在土壤修复中的作用主要体现在以下几个方面：1. 提高土壤通气性：生物炭具有良好的孔隙结构和极大的比表面积，可以增加土壤的通气性和渗透性，有利于土壤微生物活动和植物根系生长。
2. 调节土壤酸碱度：生物炭中的碱性物质可以中和土壤酸性物质，提升土壤的pH值，减少土壤中重金属的溶解度。
3. 吸附重金属：生物炭具有良好的吸附能力，可以吸附土壤中的重金属离子，降低其在土壤中的活性，减少对植物的毒害作用。
生物炭通过改善土壤结构、减少重金属有效性、提高重金属固定性和减少重金属对作物的毒害性，发挥着重要的修复作用。
其作用机制主要包括物理吸附、化学吸附和生物作用等多种途径。
随着人们对土壤修复的重视和生物炭研究的深入，生物炭在土壤重金属污染修复中的应用前景将更加广阔。
2.2 生物炭在减少土壤重金属有效性中的应用生物炭在减少土壤重金属有效性中的应用主要通过吸附和络合作用来实现。
生物炭具有高度孔隙结构，大表面积和丰富的功能官能团，可以与土壤中的重金属离子结合形成络合物或吸附到孔隙表面上，从而降低土壤中重金属的生物有效性。
生物炭对土壤重金属污染修复研究一、生物炭的基本特性生物炭，又称炭化生物质、炭质有机肥等，是指通过高温氧化的方式将生物质在缺氧或低氧条件下进行热解制得的一种碳质材料。
生物炭的制备过程主要分为两个步骤，首先是生物质的碳化，然后是炭化后的生物质在空气中燃烧。
生物炭具有以下基本特性：（1）具有多孔结构，表面积大；（2）富含碳元素，对重金属有较强的吸附能力；（3）稳定性高，不易分解，有助于长期修复土壤。
三、生物炭对土壤微生物的影响土壤微生物是土壤中重要的生物功能组成部分，其活动对土壤生态系统的稳定和健康具有重要作用。
研究表明，生物炭对土壤微生物群落构成和代谢活性具有一定影响。
一方面，生物炭的添加可以增加土壤孔隙度和通气性，有利于土壤中微生物的生长和代谢活动；生物炭中的有机物质可以提供营养物质，促进土壤微生物的生长和繁殖。
适量添加生物炭对土壤微生物的生态环境有一定的改善作用，有利于土壤生态系统的恢复和稳定。
四、生物炭在土壤重金属污染修复中的应用目前，生物炭在土壤重金属污染修复中被广泛应用。
一方面，生物炭可以直接添加到受重金属污染的土壤中，通过吸附和固定重金属来降低其活性浓度，实现土壤的修复。
生物炭也可以与其他土壤修复剂共同使用，如化学修复剂、植物修复剂等，共同发挥对土壤重金属污染的修复作用。
研究表明，生物炭与其他修复剂共同使用可以取得更好的修复效果，有助于加速土壤重金属污染区的恢复。
五、生物炭对土壤生态系统的影响和风险尽管生物炭在土壤重金属污染修复中具有重要的应用前景，但其对土壤生态系统的影响和潜在风险也需要引起重视。
研究表明，过量使用生物炭可能导致土壤pH值的升高和养分的流失，从而影响土壤的肥力和生态平衡。
生物炭中残留的有机物质和有害物质对土壤和水体的生态安全也存在一定的风险。
在生物炭的应用过程中，需要合理控制其投入量和添加方式，以避免对土壤生态系统造成不利影响。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭是一种由再生生物质经热解或炭化得到的碳负载材料。
由于其具有多孔结构和
高比表面积，生物炭被广泛应用于土壤修复中，特别是在重金属污染修复中显示出很大的
潜力。
重金属污染是环境问题的重要方面，对人类健康和生态系统造成了严重的威胁。
重金
属可通过工业废水、农药和化肥等途径进入土壤中，导致土壤污染。
土壤中的重金属会积
累到作物中，通过人类食物链影响人类健康。
修复重金属污染的土壤对于保护环境和人类
健康至关重要。
生物炭可以吸附重金属。
由于其多孔结构和高比表面积，生物炭具有良好的吸附性能。
重金属离子可通过电静力相互作用、络合反应和表面吸附等方式与生物炭表面结合，从而
将重金属从土壤中去除。
生物炭可以改善土壤理化性质。
重金属污染土壤往往具有酸性或碱性，导致土壤肥力
下降。
生物炭具有中性pH值，添加生物炭可以中和土壤的酸碱度，从而改善土壤环境。
生物炭具有较高的有机质含量，可以提高土壤的保水性和保肥性。
生物炭可促进土壤微生物活动。
土壤微生物是土壤生态系统中的重要组成部分，对土
壤质量和生物地球化学循环起着重要的作用。
研究发现，生物炭可以提供碳源和孔隙空间，促进土壤微生物的生长和活动。
土壤微生物可以通过解。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用一、生物炭的特点生物炭，又称炭化剩余物或炭化生物质，是通过高温热解生物质得到的一种炭质材料。
生物炭具有良好的吸附性能、贮水保肥性能、微生物活性及表面化学活性等特点。
生物炭本身富含碳元素，具有良好的稳定性和持久性。
这些特点使得生物炭在土壤重金属污染修复中具有独特的优势。
二、土壤重金属污染的影响土壤重金属污染主要由人类活动引起，包括矿产开采、工业排放、农业使用重金属化肥和农药等。
重金属如铅、镉、铬、汞等在土壤中积累过多会导致土壤的毒性增加，进而对土壤生态系统和人类健康产生影响。
土壤重金属污染不仅导致植物生长受阻，还会通过食物链影响到人类健康，引发慢性中毒和各种疾病。
有效地修复土壤重金属污染对于保护生态环境和人类健康具有重要意义。
1. 吸附作用：生物炭具有优异的吸附性能，能够吸附和固定土壤中的重金属离子。
生物炭的多孔结构和大比表面积有利于重金属离子的吸附，从而减少重金属的活性和毒性。
2. 离子交换作用：生物炭中的功能基团能与土壤中的离子发生化学反应，对重金属进行离子交换并固定在生物炭表面，降低土壤中重金属的活性和毒性。
3. 改善土壤环境：生物炭本身富含有机质和养分，可以改善土壤的物理性质和化学性质，提高土壤的肥力和保水保肥能力。
4. 促进微生物活性：生物炭能为土壤提供良好的土壤微生物栖息地和营养物质，促进土壤中有益微生物的生长和繁殖，有利于重金属的还原和转化。
生物炭在土壤重金属污染修复中能够通过吸附作用、离子交换作用、改善土壤环境和促进微生物活性等多种途径发挥作用，有效地减少土壤中重金属的毒性，促进土壤重金属的稳定化和固定化，为土壤重金属污染的修复提供了新的途径和方法。
1. 汞污染土壤的修复：用生物炭对含汞重金属的土壤进行修复，可以有效地降低土壤中汞的毒性，提高土壤的肥力和生物多样性。
2. 铬污染土壤的修复：将生物炭与钙盐结合，用于修复铬污染的土壤，能有效地减少铬的迁移和转化，达到修复土壤的效果。
山东农业大学学报(自然科学版),2023,54(4):570-576VOL.54NO.42023 Journal of Shandong Agricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.013植酸修饰复合生物炭对镉污染稻田土壤的钝化效果研究潘建清1,2,季卫英3*,顾佳涛4,李文瑾1,刁成梅1,崔中华1,李章涛11.浙江科技学院环境与资源学院,浙江杭州3100232.长兴县农业技术推广服务总站,浙江湖州3131003.浙江省耕地质量与肥料管理总站,浙江杭州3100204.杭州市城建设计研究院有限公司,浙江杭州310000摘要:当前我国农田土壤重金属污染形势严峻，为降低稻田土壤镉(Cd)的生物有效性，减少稻米对Cd的吸收积累，实现中轻度Cd污染稻田土壤的安全利用。
通过在浙江嘉兴和金华两地，连续开展3年田间试验，研究植酸修饰复合生物炭在不同施用量下对稻田土壤中Cd迁移转化的影响。
结果表明，与不施肥和常规施肥相比，施用植酸修饰复合生物炭显著提升酸性土壤pH值，使嘉兴和金华两处稻田土壤中可交换态Cd含量分别下降53.57%~64.84%和52.43%~65.17%，并显著减少稻米对Cd的吸收积累(降低幅度大于61%)，且对水稻产量有一定的增产作用。
总体上，施用植酸修饰复合生物炭具有中和土壤酸化作用，使土壤中Cd由可交换态向铁锰氧化物结合态转化，从而降低土壤中Cd的生物有效性，减少稻米对Cd的吸收积累，最终实现Cd污染稻田土壤的安全利用。
关键词:植酸修饰;生物炭;重金属污染;土壤钝化中图法分类号:X53文献标识码:A文章编号:1000-2324(2023)04-0570-07Effect of Phytic Acid-modified Composite Biochar on Immobilization of Paddy Soils Polluted by CadmiumPAN Jian-qing1,2,JI Wei-ying3*,GU Jia-tao4,LI Wen-jin1,DIAO Cheng-mei1, CUI Zhong-hua1,LI Zhang-tao11.College of Environmental and Natural Resources/Zhejiang University of Science&Technology,Hangzhou310023,China2.Changxing Agro-Tech Extension and Service Center,Huzhou313199,China3.Arable Soil Quality and Fertilizer Administration Bureau of Zhejiang Province,Hangzhou310020,China4.Architectural&Civil Engineering Design Institute Co.,Ltd.,Hangzhou310020,ChinaAbstract:The soil pollution of the farmland in China has gradually entered into a serious state.In order to reduce the bioavailability of soil cadmium(Cd)as well as the accumulation of Cd in rice grain,and ensure the safe utilization of Cd-contaminated paddy soil.A three-year field experiment was conducted in Cd-contaminated paddy soils in Jiaxing and Jinhua,Zhejiang province,to study the effects of phytic acid-modified composite biochar on the migration and transformation of Cd in paddy soils under different application rates.The results demonstrated that compared with no fertilization and conventional fertilization,the application of phytic acid-modified composite biochar significantly increased soil pH value.The concentrations of soil exchangeable Cd in Jiaxing and Jinhua were reduced by53.57%-64.84%and 52.43%-65.17%,respectively.Furthermore,the accumulation of Cd in rice grains were significantly reduced,and the application of phytic acid-modified composite biochar increased the rice plant biomass.In general,the application of phytic acid-modified composite biochar can neutralize soil acidification,and transform the exchangeable fraction of Cd into iron-manganese oxide fraction.Therefore,the bioavailability of soil Cd and the accumulation of Cd in rice grains were reduced,and the concentration of Cd in rice grains were below0.2mg kg-1.The results of this study can provide technical support for regional food security production.Keywords:Phytic acid modification;Biochar;heavy metal polution;soil immobilization土壤环境质量以及农产品关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用
生物炭是一种碳负载材料，由植物残渣在无氧条件下热解得到，具有多孔结构和高比表面积，因此具有良好的吸附性能。
由于其在土壤修复中的广泛应用，因此有必要对其在土壤重金属污染修复中的应用进行研究。
生物炭在土壤重金属污染修复中的应用具有显著的优势。
生物炭具有良好的环境适应性，可以根据污染的土壤类型和重金属种类进行调整。
在修复过程中，生物炭能够提供大量的有机质和营养物质，改善土壤性质，促进土壤微生物的活性，并引导土壤有机质的积累。
生物炭还可以调节土壤的酸碱度和离子交换能力，提高土壤的保水性和通气性。
最重要的是，生物炭具有较高的稳定性和持久性，可以在修复后长期保持修复效果，并且对环境没有显著的污染风险。
生物炭在土壤重金属污染修复中仍面临一些挑战。
生物炭的制备方法和原料选择对其吸附性能和稳定性有重要影响，因此需要进一步研究和优化。
生物炭在大规模应用中的成本问题，目前仍是一个限制因素。
生物炭的修复效果还受到土壤性质、污染程度、修复方法等因素的影响，需要进行更加详细的研究和实践。
生物炭对土壤重金属污染修复研究随着国家经济的发展和工业的迅速发展，重金属污染已经成为一个突出的环境问题。
土壤是环境生态系统中的重要组成部分，也是最受重金属污染影响的环境介质之一。
重金属降解和修复成为当前研究热点。
生物炭作为土壤修复新材料，具有良好的吸附性能和生态环保性，逐渐得到人们的重视。
生物炭对土壤重金属的修复作用主要是通过其表面的化学物质（如羟基、羧基、吸附基团等）对重金属离子的吸附作用来实现的。
生物炭的孔隙结构也可以提供更多的吸附位置，是有效吸附重金属的重要因素。
生物炭的吸附性能受多种因素影响，如生物炭的来源、制备方法和炭化温度等因素。
同时，生物炭对地球化学循环过程具有重要影响，一定程度上可以改善土壤物理、化学和生物性质，从而改善土壤环境。
生物炭修复重金属污染的机制复杂，主要包括以下几个方面：吸附作用、离子交换作用、络合作用和还原作用等。
其中，生物炭的离子交换作用是较为重要的机制之一，在修复重金属污染土壤时起着重要的作用。
生物炭还可以影响土壤微生物群落的组成和分布，从而改善土壤质量，促进土壤生态系统的恢复。
生物炭的修复效果受多种因素影响，如生物炭的种类、量、种植物物种、修复年限等。
当前的研究主要集中在生物炭的物理性质、吸附性能与固定效果的关系、生物炭与植物修复耦合等方面。
通过对生物炭对不同重金属污染土壤的修复效果的研究表明，生物炭对重金属污染土壤的修复效果较好，但不同种类的生物炭在修复不同类型土壤时的效果存在差异。
在实际应用中，生物炭可以单独使用，也可以与其他污染物修复技术结合使用，如植物修复、生物修复和化学修复等，以协同作用的方式提高修复效果。
应用生物炭修复重金属污染土壤还存在一些问题和挑战，如生物炭的成本、安全性、使用寿命和应用范围等方面，需要进一步加强研究，并探索更加有效、可持续和经济的修复方法。
综上所述，生物炭作为新型土壤修复材料，具有良好的吸附性能和生态环保性能，在重金属污染土壤的修复中具有广阔的应用前景。
