本研究采用不同浓度(0、5、10、15、20 g/kg)的秸秆生物炭、铁基生物炭和锰基生物炭为钝化剂修复Tl污染的农田土壤。通过室内钝化试验,探讨了三种生物炭材料对土壤理化性质、生物有效态Tl含量和Tl赋存形态的影响。结果表明:铁基生物炭对农田污染土壤中Tl有较好的钝化效果。在此基础上,通过盆栽试验探讨铁基生物炭不同添加量下调控效应,明确其在Tl污染农田土壤中的应用效果,主要研究结果如下:(1)室内钝化试验表明:秸秆炭、铁基炭和锰基炭均能不同程度提高Tl污染土壤的p H,增加有机质和氮磷钾的含量,且随生物炭使用量的增加而增大。相同生物炭施用量下,锰基炭能较显著提高土壤p H和总氮含量,铁基炭能有效提高土壤有机质和总钾含量,三种生物炭均能提高土壤中总磷含量,效果相当。(2)Tl的化学形态分析结果表明:相同培养时期,3种生物炭材料均能有效降低Tl污染农田土壤中生物有效态Tl的含量,且随生物炭添加量的增加其降低幅度逐渐增大,其中,添加铁基炭处理的土壤效果最好。随着钝化时间的延长,农田Tl污染土壤中生物有效态Tl含量呈现先降低后稳定的趋势,在30 d时有效态Tl含量快速下降,60 d时其含量基本稳定。因此,生物炭施用到Tl污染土壤30 d后,再种植植物较好。培养60 d时,三种生物炭材料处理下土壤生物有效Tl和可氧化态Tl含量大幅降低,残渣态含量显著增加,还原态含量因生物炭材料略有差异,但其含量略微增加。生物炭材料的施用可促进生物有效态和可氧化态Tl向可还原态和残渣态转化,且生物炭添加量越多,Tl形态转化趋势也越加明显,其中铁基生物炭对土壤Tl形态的影响最为明显。XPS分析也进一步验证了Tl的形态转化规律,铁基生物炭钝化处理后污染土壤中Tl(I)增加,Tl(Ⅲ)含量减少,Tl(I)可通过类置同象进入层间结构或晶格被固定,使生物有效态Tl和可氧化态Tl向残渣态Tl转化。(3)较其他两种生物炭,铁基炭降低Tl污染农田土壤中生物有效态的Tl含量最为显著。因此,选用铁基炭进行盆栽试验,试验结果表明:铁基炭可显著的降低Tl的生物有效性。铁基炭处理的Tl污染土壤中,甘蓝和小白菜可食部位Tl含量大幅下降,降幅分别为26.07%-41.69%和24.2%-70.5%,其降低效果随其施用量的增加而逐渐增强。重要的是,我们发现铁基生物炭的添加可显著影响植物的生理代谢活动。例如,随铁基炭添加量的增加,甘蓝和小白菜地上部分生物量、维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量逐渐增加,而硝酸盐含量则随铁基炭施加量的增加而逐渐降低。在铁基炭施用量为20 g/kg时,作物生物量、维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量最高,Tl含量和硝酸盐含量最低。综上所述,结合室内钝化和盆栽试验,铁基生物炭添加量为20 g/kg时,不仅能有效降低土壤中生物有效态Tl和作物中的Tl含量,还能促进作物的生长,提高作物品质。因此,铁基生物炭可作为一种良好的Tl污染土壤钝化修复材料,为后续相关研究和实践提供研究基础和理论依据。