改性生物炭特性表征及对冶炼厂周边农田土壤铜镉形态的影响

来源：环境科学杂志2021年第1期北京时间：

作者：王鑫宇,孟海波,沈玉君,王佳锐,张曦,丁京涛,周海宾,李春燕,程琼仪

单位：农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125,农业农村部规划设计研究院, 北京 100125,农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室, 北京 100125

摘要：生物炭及其改性材料由于具有较发达的比表面积和孔隙结构、丰富的表面官能团及较强的吸附能力等特性，被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属污染修复领域的研究热点.选取稻壳生物炭，采用K₃PO₄、KMnO₄和NaOH进行改性处理，利用扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）等对生物炭表面微观形态与结构进行表征分析，并开展了90 d土壤培养试验，比较分析3种改性生物炭对冶炼厂周边农田复合重金属污染土壤中Cd和Cu的有效性和形态的影响.结果表明，改性后生物炭表面粗糙，比表面积和孔容均有不同程度的增大，其中，NaOH改性生物炭变化最为明显，分别由改性前的4.96 m2·g-1和0.02 cm3·g-1增至60.79 m2·g-1和0.12 cm3·g-1，孔径变化则与之相反；改性生物炭的官能团吸收特征峰值均发生改变，其中K₃PO₄改性生物炭的变化最为明显.添加不同改性生物炭均能显著提高土壤pH值（P<0.05），K₃PO₄改性生物炭对土壤pH的增幅最大，为20.5%；K₃PO₄改性生物炭对土壤中Cu和Cd的有效态含量的影响也最为明显，分别降低了75.44%和67.70%；土壤中Cu和Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态比例均降低，其中K₃PO₄改性生物炭对Cu和Cd的钝化效果最好，添加量为2%时，钝化效率分别为61.06%和4.12%，Cu的钝化效率远高于Cd.综上所述，K₃PO₄改性生物炭对复合污染土壤中Cu和Cd具有较强的钝化效果.

关键词：改性生物炭,特性表征,农田土壤重金属,有效性,形态分配,