随着制备生物炭温度的升高，小麦秸秆生物炭会形成许多孔径结构，芳香程度也随之升高，同时官能团发生变化，可以提供π电子，与Cd2+的空轨道结合，发生阳离子交换作用，进而达到吸附的目的。已有研究表明，重金属会和生物炭表面的官能团例如羟基和羧基等发生络合反应，从而使土壤中的重金属离子迁移吸附并固定在生物炭表面。生物炭对土壤重金属的吸附又可分为快速吸附和慢速吸附，由于生物炭中含有许多非均相组分，例如有机成分和矿物组分，吸附过程可能会受到这些组分活化的强烈影响，而这些组分的活化会受到pH调节的影响，不同类型的生物量制备出的生物炭的碳氧比例也不同，与草本生物炭(例如稻草，秸秆等)和污泥生物炭相比，木制生物量(包括各类树木等)的木质素含量较高，导致矿化速率慢，同时具有较高的碳氧比，使得其结构更加稳定。同时土壤中生物炭的添加，可对土壤提供有机碳和养分，从而有效增强了土壤呼吸、土壤酶和微生物活性，最终显示出卓越的微生物还原作用，降低土壤中重金属的毒性，另一方面，生物炭的存在可以改善植物根系环境、土壤保水性和饱和导水率，促进植物生长和养分吸收，增加植物的生物量，稀释了植物组织中重金属的含量，防止重金属通过食物链进入生物体并消除了其毒性效应。