秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
不同原材料生物炭对土壤重金属Cd、Zn的钝化作用
不同原材料生物炭对土壤重金属Cd、Zn的钝化作用作者：白珊倪幸杨瑗羽方先芝柳丹叶正钱来源：《江苏农业学报》2021年第05期摘要：以質量分数0.1%、1.0%不同原料的生物炭（砻糠炭、木炭、竹炭）作为化学钝化修复材料，以空白土壤（CK）和钙镁磷肥作为对照，通过为期90 d的土壤培养试验，研究不同钝化材料及施用量对降低农田土壤重金属镉（Cd）和锌（Zn）污染风险的效果。
结果表明，相同施用量的钙镁磷肥比生物炭更有利于酸性土壤改良;各处理中1.0%木炭对土壤有机质含量提升效果最好（ P < 0.05）;与空白对照相比，各处理对土壤Cd、Zn均表现出显著的钝化作用，相同施用量的木炭、砻糠炭比钙镁磷肥的效果更好，其中0.1%木炭钝化效果最佳。
在相同施用量下，生物炭整体上更有利于降低土壤酸可提取态Cd、酸可提取态Zn含量，而钙镁磷肥更有利于增加残渣态Cd、残渣态Zn含量。
关键词：生物炭; 钝化修复; 镉; 锌中图分类号： X53 文献标识码： A 文章编号： 1000-4440（2021）05-1199-07Immobilization of soil cadmium and zinc by different raw material derived biocharsBAI Shan 1 ， NI Xing 1，2 ， YANG Yuan-yu 1 ， FANG Xian-zhi 1 ， LIU Dan 1 ， YE Zheng-qian 1（1.Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province， ZhejiangA&F University， Hangzhou 311300， China; 2.Nvbu Neighbourhood Office of Jinhua City in Zhejiang Province， Jinhua 321100， China）Abstract： Biochars made from different materials （husk charcoal， wood charcoal， bamboo charcoal） with mass fractions of 0.1%， 1.0% were used as chemical immobilization materials，blank soil （CK） and calcium-magnesium phosphate fertilizer （CaMgP） were used as comparisons to investigate the effect of different biochar materials and their dosages on reducing the risk of cadmium （Cd） and zinc （Zn） pollutions in the farmland soil， by an incubation experiment for 90 d. The results showed that， CaMgP was more suitable for the improvement of acid soil than biochar under the same application amount. Treatment of 1.0% wood charcoal showed the best effect on increasing soil organic matter content among all the treatments （ P < 0.05）. All the treatments showed significant immobilization effects on Cd and Zn in the soil compared with the blank control. The effects of wood charcoal， husk charcoal were more effective than CaMgP under the same dosages， among which 0.1% wood charcoal had the best immobilization effect. Biochar showed a better effect on reducing the acid extractable Cd and Zn contents in the soil with the same dosage as other materials， while CaMgP was more suitable for increasing residual Cd and Zn contents.Key words： biochar; immobilization remediation; cadmium; zinc耕地土壤重金属污染是危害生态环境及人类健康的重大环境问题之一，威胁着中国农业生态环境安全。
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
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。
生物炭对酸性土和盐碱土改良效果的研究进展
生物炭对酸性土和盐碱土改良效果的研究进展姜井军，郭瑞，陈伶俐(淮安市农业技术推广中心，江苏淮安 223001)摘要:我国酸性土和盐碱土面积大，类型多样，分布广泛，且存在着退化现象。
随着农业生产集约化水平不断提高，化肥大量使用和全球气候变化的影响，我国土壤酸化和盐碱化程度呈现加重趋势。
生物炭(Biochar)因具有特殊的理化性状，可用于酸性土和盐碱土的改良。
本文在介绍生物炭特性基础上，重点总结和论述了生物炭对酸性土和盐碱土的改良效果及机制的研究进展，提出了生物炭在上述领域的研究展望，以期为酸性和盐碱土壤改良利用提供依据。
关键词:生物炭;酸性土壤;盐碱土壤;改良;展望1 前言我国的酸性土面积约2.04×108 hm2，盐碱土面积约3.5×108 hm2，分别约占全国耕地面积的21%和36%，分布广泛，类型多样。
土壤酸化或土壤盐碱化本身是一个非常缓慢的自然过程。
但近几十年来，为了养活众多的人口，我国农业生产的集约化程度不断提高，在单位土地面积上投入的化肥尤其是氮肥数量越来越大，加上全球气候变暖的影响，使得土壤酸化和盐碱化进程呈加速趋势。
土壤酸化容易导致土壤环境质量和健康质量的降低，同时往伴随着盐基离子耗竭与养分淋失，造成土壤保蓄能力下降，从而对湖泊水体富营养化、水质变劣等起到推波助澜的作用;而对于盐碱化土壤，它们的盐分含量高，有机质含量低，容易削弱植物的蒸腾作用，抑制植物生长，甚至导致植物枯亡。
盐碱化不但造成了资源的破坏和农业生产的巨大损失，而且还对生物圈和生态环境构成威胁。
随着世界人口增长和土地退化的加速，世界各国高度重视酸性土和盐碱土改良、开发利用及保护。
目前，施用石灰石或白云石被认为是防止土壤酸化同时也是提高养分含量的有效方法，此法在世界上获得广泛应用，其优点是可以较为快速地缓解或消除土壤酸化及其影响，但其副作用亦不容忽视，特别是会导致土壤有机质含量的下降，同时，大量使用石灰会增加农业生产成本并消耗宝贵的矿产资源;另一种常见方法是施用生理碱性肥料，一般是施用硝酸钾、草木灰，但硝酸钾极易淋失，在化肥用量过多和氮素过量的情形下，施用硝酸钾并不适宜，而产生草木灰要焚烧秸秆，这不符合生态环保原则。
施用生物炭对土壤和作物的影响
施用生物炭对土壤和作物的影响黄德荣;衡德茂;倪宏章;陈实【摘要】生物炭是将农作物秸秆、木屑等含碳量丰富的生物质材料在无氧或限氧的条件下热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料,其农业利用的发展前景广阔.原料种类、生产过程中的温度以及添加物料对生物炭的性质都有较大的影响.土壤中施用生物炭可以改变土壤的基本性质、土壤养分和离子的赋存特征、土壤微生物和酶活性.生物炭施用量影响其作用效果.施用生物炭能够明显改变作物根系和植株的系统发育,影响产量和品质构成.要进一步强化生物炭与土壤的氮、磷等营养物质的互作效应、生物炭性质特征与保护地土壤质量改善、生物炭对作物生理生化和产量品质的影响以及“生物炭-土壤-作物”连续体等方面的研究.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P130-132)【关键词】生物炭;土壤;作物【作者】黄德荣;衡德茂;倪宏章;陈实【作者单位】江苏省宝应县西安丰镇农业技术推广服务中心,江苏扬州225800;江苏省宝应县西安丰镇农业技术推广服务中心,江苏扬州225800;江苏省宝应县西安丰镇农业技术推广服务中心,江苏扬州225800;江苏省南通华实生态农业科技发展有限公司,江苏南通222650【正文语种】中文【中图分类】S626.5随着温室大棚的推广和耕作技术的发展，土壤的复种指数明显增加，氮磷等营养物质投入增加，而碳的投入减小，加之耕作频繁，导致土壤温度、湿度及空气状况的变化，土壤肥力下降。
如何提升土壤碳库继而保持土壤肥力成为重要的课题。
生物炭是将农作物秸秆、木屑等含碳量丰富的生物质材料在无氧或限氧的条件下热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料[1-2]。
它含有较丰富的矿质养分元素如磷、钾、钙、镁及氮素，施入土壤后能够提高土壤中养分含量[3]，对保持土壤肥力的可持续性具有重要作用。
农作物秸秆生产成生物炭的盈亏平衡价格为736元/t，对农民非常具有吸引力。
生物炭研究进展及其研究方向
土 壤(Soils), 2011, 43 (6): 857~861生物炭研究进展及其研究方向①谢祖彬1， 刘 琦1,2， 许燕萍1,2， 朱春悟1(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008;2中国科学院研究生院，北京 100049)摘 要：近几年来，随着巴西亚马逊流域考古发现黑土（black earths，或terra preta de indio（葡萄牙语））及研究的深入，认为将生物质炭化还田不仅能藏碳于土，减缓全球气候变化，而且能提高全球粮食安全保障。
生物质在无氧或低氧条件下高温裂解炭化而成的产物被称为生物炭（biochar）。
本文将从生物炭特性；生物炭对作物产量和养分吸收的影响；生物炭分解和对土壤碳周转的影响以及对污染物降解和生物有效性影响方面进行综述，以期为国内生物炭研究提供参考。
关键词：生物炭；性质；肥力；碳周转；温室气体；污染物中图分类号： X71生物质（秸秆和枯枝落叶等）开发利用是永久而不竭的主题。
远在西周时期（公元前11世纪至公元前8世纪），中国农民就从实践中逐步认识到将杂草、秸秆和枯枝落叶燃烧成草木灰还田有利于作物的生长；14世纪初叶，王祯在《农书·粪壤篇》中把草木灰列为一大类农家肥料。
北魏时期，贾思勰在《齐民要术》（约成书于公元533年至544年）中就提到用松制墨（炭黑）的方法和炭黑性质。
在我国农田、草地和森林，经常可以看到没有分解的火烧黑色物质。
生物炭（biochar）是近几年国际上出现的新名词，是生物质在缺氧条件下高温裂解形成的物质。
据报道，生物炭具有促进植物生长、分解慢、降低重金属和有机污染物生物有效性等作用。
为促进生物炭生物和环境效应研究，本文汇编了生物炭特性；生物炭对作物产量和养分吸收的影响；生物炭分解和对土壤碳周转以及对污染物降解和生物有效性影响的研究结果，并根据国际、国内研究现状，提出了研究方向。
1 生物炭特性1.1 pH生物炭呈碱性，且裂解温度越高，pH越高[1-2] 。
农田土壤重金属污染的特点和治理对策研究
ECOLOGY区域治理农田土壤重金属污染的特点和治理对策研究叶赛克1，万星玥2，解浩31.江苏智环科技有限公司；2.扬州美境环保科技有限责任公司；3.扬州市仪征生态环境局摘要：农田土壤重金属污染是影响我国农田生态环境的重要因素。
随着工业文明的快速发展，大量含有重金属物质的废气、废渣、废水被排放到农田环境中，使农田土壤受到铬、镉、铅等重金属的污染，如果含量超标将严重影响到农田作物的正常生产，危害人类的身体健康。
而明确污染来源及特点，提出相应的治理手段，能够切实有效地控制重金属污染对我国农田的影响，提高我国农业经济的发展效率。
关键词：农田土壤；重金属污染；治理对策中图分类号：[TE991.3] 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）22-0139-0001引言：农田土壤重金属污染主要指镉、铬、汞、铅等生物毒素显著的重金属物质及锌、镍、铜等污染物对土壤的污染，拥有较为显著的可逆性、长期性、隐蔽性等特征，能够严重危害农田作物的健康生长，制约农业经济的健康发展。
因此加强治理并控制农田重金属污染，对我国农业经济发展有重要的现实意义和价值。
然而要控制并治理农田污染，就必须明确农田重金属污染的基本来源。
一、农田重金属污染的基本来源首先是空气沉降，空气中所蕴含的重金属元素通常来源于建筑材料、冶金、能源生产过程中的粉尘和废气，通常以气溶胶的方式进入大气层，并在自然降水与沉降的过程中，渗透到农田土壤里。
在市场经济快速发展的过程中，汽车尾气成为土壤重金属污染的主要来源，通常以汽油燃烧中的Cu、Cr、Cd、Zn、Pb污染为主。
其次是固体废弃物。
在理论研究上，固体废弃物成分复杂、种类繁多，且不同废弃物的污染程度和危害方式也明显不同，其中工业废弃物和矿业废弃物的污染危害最大，通常在处理和堆放的过程中，通过水洗、雨淋、日晒的作用，使重金属物质以漏斗状或辐射状的形式向周围水体、土壤中移动、扩散。
最后是农药和化肥污染。
生物炭在土壤污染修复中的实践应用
ECOLOGY区域治理生物炭在土壤污染修复中的实践应用湖南盛大环保科技有限公司 童健，李儒静摘要：生物炭作为土壤改良剂以及污染物吸附剂，可以有效改良受到重金属污染的土壤，也受到了全社会的广泛关注。
从国内外现有的研究基础来看，生物炭在对土壤进行改良时，主要涉及了生物炭可影响土壤的理化性质、改变重金属迁移转化行为、改善土壤污染物稳固性以及微生物群落等方式，这些方式对土壤的污染修复有着十分重要的现实意义。
本文也对此进行了简要分析。
关键词：生物炭；土壤污染修复；实践应用中图分类号：[TE991.3] 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）27-0173-0001社会在不断进步，我国的工农业生产也在快速发展，土壤污染的程度也日渐加重，给食品安全以及环境带来了重大影响。
目前，从我国现有的资料情况能够看出，我国的土壤总超标率为16.1%，其中最主要的污染物类型为镉、汞、砷、铜、铅等。
鉴于此，如何有效控制以及处理我国现有的土壤污染，特别是现存的重金属污染，是值得深思的话题。
一、生物炭的来源所谓生物炭，其实是由生物质，比如农业废弃物、木材、动物废弃物或者是植物组织在缺氧的情况下，对其给予高温慢热解处理而最终产生的具有高度芳香化、难溶、丰富碳素以及稳定性的固态物质。
根据来源对其进行分类时，我们可把生物炭分成木炭、稻壳炭、竹炭以及动物粪便等。
随着社会的不断发展，这种全新环境功能材料也进入了人们视野，在环境修复、土壤改良、废弃生物质资源化以及碳排放贸易等方面发挥了很大价值，也是国内外学者十分关注的热点。
二、生物炭可改变土壤中污染物的稳定性生物炭在进入土壤之后，其表层会拥有大量的基团结构，比如-OH、-COO、-COOH等，这些含氧官能团能让生物炭具有较高的CEC 交换量，对土壤中的重金属进行有效吸附，产生十分稳定的化合物。
Yang[1]等借助水稻秸秆、生物炭以及燃烧小麦对农药敌草隆进行吸附时发现，生物炭的吸附作用是土壤的400—500倍，对土壤中的有机污染物有着较大改善。
秸秆生物炭的研究进展
秸秆生物炭的研究进展王志鹏;陈蕾【摘要】从秸秆生物炭的制备及其改性方法:秸秆生物炭对污染物控制的机理与效果和农业应用方面进行综述,对秸秆生物炭面临的问题以及未来的研究方向提出展望,以期为我国秸秆生物炭的研究提供参考.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】4页(P444-447)【关键词】秸秆;生物炭;污染控制;农业应用【作者】王志鹏;陈蕾【作者单位】南京林业大学土木工程学院,江苏南京 210000;南京林业大学土木工程学院,江苏南京 210000【正文语种】中文【中图分类】TQ029+.4;X7我国是一个农业大国，随着农业的发展，农作物产量大幅提高，农作物秸秆广泛分布在我们农村地区，其中主要来源为水稻秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆，截止2009年，我国农作物秸秆年产量为8.2亿t[1]。
秸秆是农作物收割后残留的茎叶部分，富含植物生长需要的氮、磷、钾、镁、钙和硫等营养元素[2]。
然而目前我国秸秆的资源化利用效率低，经济效益差，不仅造成了资源的浪费而且严重污染环境[3]。
近年来，由于缺乏对秸秆的合理处置方法，农村秸秆的大量焚烧屡禁不止，引发了严重的社会问题，秸秆资源的处置越发引起人们的关注。
近年来，利用农作物秸秆制备生物炭因其突出的效果备受关注。
秸秆生物炭是利用农作物秸秆在低温限氧条件下热解产生的富碳固体[4]。
秸秆生物炭比表面积大和孔隙结构复杂，表面富含丰富的活性官能团，使得生物炭作为吸附剂和催化剂表现出巨大的潜力。
秸秆制备生物炭资源化利用可显著减少温室气体CO2的排放，作为一种新型多功能材料生物炭广泛应用于：水污染控制、改良土壤肥力、土壤固炭、土壤修复、微生物燃料电池电极等方面[5]。
本文综述了秸秆生物炭的制备方法和理化性质，着重总结了秸秆生物炭在污染物修复和农业中的应用，为秸秆生物炭的研究和应用提供借鉴。
1 秸秆生物炭的制备热解法是利用高温在限氧条件下对秸秆进行分解，根据加热速率和热解时间的不同，热解反应可分为快速热解和慢速热解。
重金属污染土壤修复
重金属污染土壤修复生物炭对重金属污染土壤修复的研究1.土壤重金属污染现状重金属就是指比重大于5.0g/cm3的金属元素，主要包含锌（zn）、银（pb）、镉（cd）、铜（cu）、铬（cr）、镍（ni）、汞（hg）和科东俄金属砷（as）等。
近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的采矿和炼钢、城市垃圾的处置、污水烧概、农药和化肥的不合理杀灭、机动车尾气的排放量等人类活动引致大量重金属以各种相同的形式步入土壤，引发环境质量轻微转差。
由于重金属难于在生物物质循环和能量互换中水解，土壤重金属污染不仅遏制作物生长发育，催生作物早衰，减少产量，并且还可以通过食物链的天然、传达，危害人体身心健康。
尤为轻微的就是，有害重金属在土壤系统中所产生的污染过程具备隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有害污染物步入土壤，则极难清扫出。
随着土壤重金属污染不断激化，因土壤重金属污染导致的病原体事件频发，重金属污染土壤的复原问题逐渐引发了人们的高度关注，逐渐沦为土壤及环境领域的研究热点和难点。
目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。
比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如zn、cr、pb、cu等，在施入过程中一同被带入土矗进而在土壤中富集。
2.重金属污染土壤修复研究进展土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在土壤中的赋存形态有关。
而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。
根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属改良剂的一种，属生物炭）；生物复原即为利用生物体去同时实现土壤重金属的搬迁转变，比如说微生物复原、植物复原等。
生物炭老化及其对重金属吸附的影响
生物炭老化及其对重金属吸附的影响生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用，进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。
生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象，致使生物炭特性发生改变。
下文阐述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响，以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。
老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。
老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC 含量增加会促进其对重金属的吸附；而比表面积和pH 的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。
前言生物炭（bio）是由生物质在完全或部分缺氧的状态下热解（通常<700 ℃）产生一类含碳量较高且高度芳香化固态物质。
近年来，生物炭在固碳减排、土壤改良和污染修复等方面的环境效应和生态效应已经引起广泛关注。
自然界中生物炭作为森林火灾的残留物具有很长的寿命可以在土壤生态系统中保存时间超过10000 年，但也有研究人员指出，生物炭的平均残留时间最少只有19 年。
因此，生物炭在进入环境以后，可能在生物、非生物过程中被很快降解，或者至少是表面迅速氧化，而这样的过程无疑对生物炭的环境功效产生影响。
研究者初步证实，生物炭老化后一方面其表面含氧官能团（如羟基、酚羟基等）的增加可以促进其对重金属的吸附，而另一方面其比表面积和pH 的降低会导致生物炭对重金属吸附量降低，那么老化过程对生物炭特性的改变及其对重金属吸附的促进或降低机制如何? 这个问题还亟待研究解决。
本文在阐述老化作用对生物炭特性影响的基础上，综述了老化作用对生物炭吸附重金属的影响机制，并提出生物炭的老化及其对重金属吸附影响进一步研究的相关科学问题。
一、老化作用对生物炭特性的影响1 原料来源及热解温度对老化生物炭特性的影响生物炭原料来源非常广泛，常见的有木屑、秸秆、竹屑、稻壳等，也有动物粪便、沉积物、污泥等，其主要组分是木质素、纤维素、半纤维素和无机矿物组分。
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秸秆生物炭吸附土壤中重金属的研究祖科吉李万海*（环境科学与工程系，环境1401）摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。
根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。
通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。
结果表明：Langmuir 方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。
BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。
初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。
以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。
关键词：生物炭；镉污染土壤；吸附量近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。
生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。
生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。
重金属Cd的环境风险大，具有潜在的“三致”效应。
Cd去除方法包括物理吸附、化学沉淀和生物修复等。
由于具有简单，见效快等特点，吸附法被广泛的应用到处理重金属Cd中，然而，常用的商用活性炭的成本较高。
因此，具备较高经济效益的吸附剂成为研究的重点[3-4]。
其超标点位占全国土壤调查点位的7%[5]。
当植物体中Cd的含量达到5-10ug·g-1（干质量）及会引起生物体毒性效应，到来严重的农产品安全问题[6]。
Cd污染不仅会降低农作物产量和品质，还会影响土壤养分循环，导致土壤退化。
本研究以实验室模拟污染农田土壤为供试土壤，通过添加不同量的玉米秸秆生物炭，探究其对Cd污染土壤的影响（pH、有效态Cd2+含量、水溶态Cd2+含量等），以期将秸秆生物炭应用到龙潭川重金属污染原为钝化修复中，提供理论依据。
本实验烧制的生物炭灰分多，产量低，但对土壤pH提高幅度较大，烧制过程中没有添加改性剂，无需处置可直接施入土壤，对土壤环境无有害影响。
1材料与方法1.1 供试生物炭与土壤首先收集废弃的玉米秸秆(玉米秸秆取自吉林化工学院后山农田）。
生物炭的制备采用缺氧低温热解法，先将玉米秸秆用剁段，然后玉米秸秆用去离子蒸馏水洗净后放入105℃烘箱中烘干7h，用粉碎机粉碎后过80目筛保存，以备生物炭烧制使用。
然后将粉碎后的秸秆放入坩埚压实，放入预热后的马弗炉，以升温速率10℃/min，并在目标温度350℃和700℃下处理2h，得到不同热解温度下的生物炭制品（分别为BC350和BC700）。
冷却后，研磨过作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程本科生，E-mail:1132335448@*通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向，E-mail：12532272507@60目、100目、140目储存于广口瓶备用。
供试土壤：称取100g（精确至0.01g）过18目筛的风干土壤于锥形瓶中，加入10ml 50mg·L-1CdCl2溶液，混合均匀，制备污染土壤（C Cd=5mg·L-1）,用去离子水调节含水量为田间最大持水量的40％，将样品放置于于（25±2）℃恒温智能培养箱中恒温培养一周，期间定期通过称重法补充水分。
培养好的土壤后，将土壤过18目孔径筛后，将土壤磨碎后过20目孔径筛后分别取土50g放入25个250锥形瓶中,将BC700研磨过80目筛孔，B1加入0.05%（0.025g）生物炭、B2加入0.25%(0.125)生物炭B3加入0.5%(0.25g)生物炭、B4加入1%(0.5g)生物炭，设三组平行样。
将BC700研磨过60目筛孔，B1加入0.05%（0.025g）生物炭、B2加入0.05%(0.125)生物炭B3加入5%(0.25g)生物炭、B4加入1%(0.5g)生物炭，设三组平行样。
将加入生物炭修复的土壤，培养20d，后测定Cd2+有效态含量和Cd2+水溶态土壤的含量。
1.2 吸附等温线实验准确称取0.025g玉米秸秆生物炭于250 ml锥形瓶中，再加入20 ml初始Cd2+浓度分别0 mg·L-1-30 mg·L-1的CdCl2溶液，以0.01 mg·L-1的NaNO3溶液作为支持电解质，用稀HNO3和NaOH溶液调节pH为5.0，生物炭粒径为80目-100目。
在,298.15 K条件下在恒温水浴振荡器上振荡8h，离心后，取上清液，Cd2+浓度用原子吸收分光光度计测定。
1.3 吸附动力学试验向500 ml烧杯中加入250 ml浓度为30 mg·L-1的Cd2+溶液，298.15 K下在磁力搅拌器上搅拌，加入0.5 g生物炭，粒径为80目-100目，稀HNO3:和NaOH溶液调节pH为5.0，温度为298.15 K，lmin-60min内于不同的时间点分别取样过0.45 um水系滤膜，滤液中Cd2+浓度用原子吸收分光光度计测定。
1.4 初始pH值对吸附的影响实验取初始浓度为35 mg·L-1的Cd2+溶液20 ml于若干50 ml锥形瓶中，稀HN03和NaOH 溶液调节pH为2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9，分别加入0.02 g生物炭，粒径为80目,温度为298.15K，在恒温水浴振荡器上振荡8h，离心后取上清液测定Cd2+浓度。
1.5 生物炭粒径对吸附的影响实验分别称取粒径为＞100目,80-100目,60-80目，40-60目的生物炭0.02g于50ml锥形瓶，加入20 ml浓度为30mg·L-1的Cd2+溶液，稀HN03和NaOH溶液调节pH为5.0，温度为298.15 K，在恒温水浴振荡器上振荡8h，离心后取上清液测定Cd2+浓度。
1.6 土壤中Cd2+有效态含量的测定土壤中Cd2+有效态采用CaCl2浸提剂提取。
称取过80目筛的风干土样5g于250mL锥形瓶中，准确加入25 mL 0.1 mo1·L-1的CaCl2提剂，将锥形瓶置于振荡机中，以180士20 r·mir-1的速度在25士2℃下振荡2h后转移到50ml离心管中离心过滤，用原子吸收分光光度法测定样品溶液Cd2+含量。
1.7 土壤中水溶态Cd2+含量的测定将采好的土样晾晒，烘干，用陶瓷干锅研磨，再次烘干，然后用18目筛孔筛取土壤。
称取过筛好的土壤20.0g放入250ml锥形瓶中，加入20ml蒸馏水，密封，温度为298.15K，在恒温水浴振荡器上振荡8h，取下静置过夜。
取样过0.45 um水系滤膜，滤液用原子吸收分光光度法测定样品溶液Cd2+含量。
1.8 土壤pH的测定土壤pH采用土壤水浸提液pH测定法，水土比为2.5:1，用玻璃棒搅拌3min，使土粒充分分散，放置30min后用pH计(PB-10型)进行测定。
1.9 数据分析平衡时，生物炭对Cd 2+的吸附量q e ( mg·g -1)按下列公式计算:q e :平衡时单位生物炭吸附溶液中重金属的量mg·L -1C 0:初始溶液的重金属离了质量浓度mg·L -1C e :平衡时溶液的重金属离了质量浓度mg·L -1v:溶液的体积(L)m:生物炭烘干重量(g)用Microsoft Excel 2016和Origin 2018 进行数据处理。
2 结果与讨论2.1 吸附等温线本文采用Langmuir 方程和Freundlich 方程两种模型对试验结果进行拟合，Langmuir 方程模型对试验结果进行拟合，见图1和2，相关参数见表1 。
Langmuir 方程属于理论推导公式: ，其中，q m 为饱和时吸附剂对吸附质的最大吸附量(mg·g - 1)，它是吸附剂吸附性能的重要指标k 为Langmuir 吸附特征常数(L·g -1)，是表征吸附剂与吸附质之问亲和力的一个参数，k 值越大，吸附亲和力越大[7]。
两个方程拟合显示，Langmuir 方程，在298.15K 时，生物炭对Cd 2+的最大平衡吸附量达54.29 mg·g -1，在低浓度段，Cd 2+的吸附量随着溶液浓度的升高迅速增大，但是随着溶液浓度进一步增大，Cd 2+在生物碳上的吸附量趋于平衡。
Freundlich 是指数型吸附等温方程，属于纯经验公式: ，由表2可知BC700的n 跟BC350相近，但 却比BC350的高2.38个单位值。
于是选用BC700，进行吸附动力学试验，土壤重金属的原位钝化实验。
图1 BC700对Cd 2+的吸附等温线 L 型Figure 1 Adsorption isotherms of BC700 on Cd 2+L-type10203040吸附量 (m g ·g -1)平衡浓度 (mg·L-1)图2 BC350对Cd2+的吸附等温线 L型Figure 2 Adsorption isotherms of BC350 to Cd2+ L-type表1生物炭对Cd2+的吸附等温线拟合参数Table 1 Adsorption isotherms of biochar on Cd2+生物炭Langmuir等温线拟合R2k/L·g-1q m/mg·g-1 BC350 0.98342 0.10799 34.22 BC700 0.99561 0.09974 54.29图3 BC350Cd2+的吸附等温线 F型Figure 3 Adsorption isotherm of BC350Cd2+ F-Type图4 BC700 Cd2+的吸附等温线 F型Figure 4 Adsorption isotherm of BC700 Cd2+ F-type表2生物炭对Cd2+的吸附等温线拟合参数Table 2 Adsorption isotherms of biochar on Cd2+生物炭Freundlich等温线拟合R2k f nBC350 0.97527 4.87444 0.52435BC700 0.97998 7.2589 0.536052.2吸附动力学用一级动力学方程和二级动力学方程对实验结果进行拟合，方程如下:1)一级动力学方程:2)二级动力学方程:式中；Q t和Q e分别为t时刻的吸附量和平衡时的吸附量，mg·g-1；t为时间min；k1为准一级吸附速率常数min-1,k2为准二级吸附速率常数g·mg-1·min-1。