生物炭固定土壤中Cd机理

Cd在土壤中的存在形态，决定其是否会被植物吸收富集。生物炭对土壤中重金属形态转化的影响是生物炭作为一种土壤钝化剂的前提，深入研究土壤中重金属与生物炭相互作用的机理，有助于加强对生物炭固定土壤中重金属长效性的了解。生物炭影响土壤中重金属形态转化，主要表现在2方面。生物炭影响重金属形态分布的直接作用。生物炭作为一种固体钝化剂添加到土壤中，土壤溶液中的重金属含量经过吸附作用后可显著降低，从而降低了重金属水溶态或弱酸提取态含量。生物炭添加到土壤中后，会导致土壤理化性质发生变化，土壤颗粒上的重金属释放到土壤溶液中而重新分布，这是生物炭作用的间接作用。土壤pH值、Eh值等均会影响重金属的形态分布及转化。无论是酸性还是碱性土壤，添加生物炭后，土壤的pH均有所提升。同时，生物炭中的无机组分可通过与Cd产生的沉淀作用及内部络合作用降低土壤Cd的生物有效性。影响生物炭钝化土壤中Cd的因素大量研究表明，生物炭对Cd在土壤－作物系统中的迁移转化具有较好的钝化效果。其钝化效果受到多种因素的影响。热解温度的影响热解温度是影响生物炭对Cd钝化效果的重要因素之一。在一定温度范围内，热解温度越高，生物炭的灰分含量越多，pH 值也随之增加。将生物炭的热解温度从200℃升高至350℃时，生物炭的pH增加了2.35，对Cd的吸附量提升了19.5mg·g-1，其中可溶性碳酸盐贡献巨大。通过室内模拟实验，将核桃壳生物炭 (400～600℃) 添加到人工Cd污染土壤中，发现 BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38，证明了核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。

土壤 pH 的影响土壤溶液中的pH值可通过影响土壤的酸碱性、重金属的存在形态而对生物炭钝化Cd的效果产生一定的影响。生物炭的原料及生产条件的不同，决定了生物炭的pH值，而文献中大多数生物炭呈碱性，添加到土壤中可以提高土壤pH值，从而增加重金属在土壤中的稳定性。

植物根际环境的影响重金属进入到植物体内的主要途径之一是植物吸收，其中根系吸收是重要途径。与非根际环境相比，根际环境是土壤中最具活力的部分，是影响污染物生物有效性的主要介质。植物根系广泛存在于农田土壤中，尤其是生物炭添加的农田土壤中。生物炭对重金属的吸附固定作用主要与生物炭的pH、灰分组成、含氧官能团以及比表面积相关，因此植物根系与生物炭的相互作用必将影响生物炭对重金属的吸附固定，但是关于这方面的认识还比较欠缺。生物炭在受根际环境影响的同时也影响着根际环境，如根际微生物群落组成和根系分泌物组成的变化等，这些根际环境的变化也同样影响着重金属的植物吸收过程。