腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果

马翔邦; 赵转军; 韩亮威; 郑旭; 孙国怀; 岳皓钰

文章摘要

马翔邦,赵转军,韩亮威,郑旭,孙国怀,岳皓钰.腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果[J].农业环境科学学报,2023,42(1):55-64.

腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果

Remediation effects of biochar on cadmium-contaminated soils with humic acid

投稿时间：2022-04-18

DOI：10.11654/jaes.2022-0385

中文关键词: 重金属污染 Cd 生物炭腐植酸修复效果

英文关键词: heavy metal pollution cadmium biochar humic acid remediation effect

基金项目:甘肃省重点研发计划项目（21YF5FA106）；农用地土壤污染治理与修复新技术开发项目（HT-2020zfcg02205）

作者	单位	E-mail
马翔邦	兰州大学资源环境学院, 兰州 730030 西部环境系统教育部重点实验室, 兰州 730030 甘肃省环境污染预警与控制重点实验室, 兰州 730000
赵转军	中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所, 山地表生过程与生态调控重点实验室, 成都 610041	zhj_zhao@lzu.edu.cn
韩亮威	兰州大学资源环境学院, 兰州 730030 西部环境系统教育部重点实验室, 兰州 730030 甘肃省环境污染预警与控制重点实验室, 兰州 730000
郑旭	兰州大学资源环境学院, 兰州 730030 西部环境系统教育部重点实验室, 兰州 730030 甘肃省环境污染预警与控制重点实验室, 兰州 730000
孙国怀	兰州大学资源环境学院, 兰州 730030 西部环境系统教育部重点实验室, 兰州 730030 甘肃省环境污染预警与控制重点实验室, 兰州 730000
岳皓钰	兰州大学资源环境学院, 兰州 730030 西部环境系统教育部重点实验室, 兰州 730030 甘肃省环境污染预警与控制重点实验室, 兰州 730000

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中文摘要:

为了探讨腐植酸对生物炭修复重金属污染土壤的影响，通过土培试验，分析两种不同添加量（0.1%和1%，m/m）的腐植酸[胡敏酸（HA）、富里酸（FA）]与两种生物炭[玉米秸秆生物炭（CBC）、稻壳生物炭（RBC）]复配处理下污染土壤中Cd形态的变化，并探究不同腐植酸作用下生物炭稳定Cd的差异和机制。结果表明：腐植酸增强了生物炭对土壤中Cd的稳定化程度。与未处理组相比，1% HA和 1% FA作用下的 CBC使土壤中残渣态 Cd占比升高了 145.89%和 117.96%，RBC使残渣态 Cd占比升高了 124.04%和159.58%。1%腐植酸添加量处理显著降低了土壤pH，提高了土壤阳离子交换量（CEC）、土壤有机质（SOM）和有效磷含量。生物炭表面具有丰富的含氧官能团、芳香碳，其可通过静电吸引、络合、表面沉淀和阳离子-π键相互作用等结合重金属离子。综合来看，1% FA和RBC复配添加对Cd污染土壤的修复效果最佳，其使污染土壤的CEC、SOM和有效磷含量上升了24.56%、27.14%和34.81%，并且使重金属Cd迁移指数下降了65.85%。

英文摘要:

To investigate the effects of humic acid on biochar remediation of heavy metal-contaminated soils and the morphological changes of Cd in contaminated soils, two different humic acid[huminic acid（HA）and fulvic acid（FA）（] 0.1% and 1%，m/m）and two kinds of biochar[corn straw biochar（CBC）and rice husk biochar（RBC）] were evaluated via soil culture experiments. Twelve kinds of soil amendments were prepared in soil culture experiments to reveal the differences and mechanisms of biochar stabilization of Cd under different humic acids. The results of the present study were as follow：Humic acid enhanced the stabilization of Cd in soil by biochar. Compared with the untreated group, the percentage of residual Cd in the soil increased by 145.89% and 117.96% with CBC under the action of HA（1%）and FA（1%）and 124.04% and 159.58% with RBC under the action of HA（1%）and FA（1%）, respectively. High humic acid addition（1%）significantly reduced soil pH and increased the cation exchange capacity（CEC）, soil organic matter（SOM）, and available phosphorus content of the soil. The surface of biochar was rich in oxygen-containing functional groups and abundant aromatic carbon, which can bind heavy metal ions through complexation, surface precipitation, and cation- π-bond interactions. In summary, the combination of 1% FA and RBC have the best remediation effect on Cd-contaminated soils. The co-application of FA and RBC increase the CEC, SOM, and available phosphorus content of the contaminated soil by 24.56%, 27.14%, and 34.81%, respectively and decrease the Cd migration index by 65.85%.

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