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土壤中潜在的有毒重金属(PTEs)污染对生态系统和食物链造成严重威胁，已成为全球范围内所关注的焦点。在所有重金属中，镍已被认定为中南地区农业土壤的主要污染物。因此，修复镍污染土壤是降低农田和水体中镍的迁移率和生物利用度，最大程度地降低镍对食物链的风险的重要任务。已有通过使用有机或无机钝化剂，环境友好且低破坏性的原位钝化技术来修复污染土壤中的镍的研究。本研究通过土壤培养，吸附和盆栽试验，以了解几种有机和无机钝化剂对镍污染红壤钝化效果的影响。这项研究对了解钝化剂对镍钝化的效果和机制，指导耕地施入有机和无机钝化剂具有重要意义。主要结果总结如下。
采用水稻秸秆，水稻秸秆生物炭，方解石，沸石和重过磷酸钙五种钝化材料，利用镍的形态分布、生物利用度、浸出毒性特征、植物对其吸附和植物生物量、生理特性等多种技术，对镍污染的土壤进行修复。首先，室内培养实验筛选出对镍污染钝化效果最好的一种材料。采取BCR提取法，浸出毒性程序(TCLP)和CaCl2提取法的结果表明，与对照相比，向污染土壤添加2％水稻秸秆，水稻秸秆生物炭，沸石，方解石和0.5％重过磷酸钙后，Ni的弱酸提取态含量分别降低了45%、65.1%、42.1%、55.7%和33.9％。同样，在2％水稻秸秆生物炭添加量下，TCLP提取态和CaCl2提取态镍含量分别显著降低49.8%和97.5％。总之，在五种钝化材料中，水稻秸秆生物炭和方解石分别降低了污染土壤中镍的移动性，是钝化镍污染土壤的最佳材料。以上研究结果表明，水稻秸秆生物炭和方解石可用作镍污染农田土壤的钝化剂。
在镍去除能力方面，水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石分别以0％，1％和2％添加量添加到土壤和水溶液中，使用Langmuir和Freundlich等温吸附曲线得到镍吸附特征。结果表明，以1%和2%添加到酸性土壤中均可提高土壤的pH值，EC和DOC。根据Langmuir吸附等温曲线结果，三种钝化剂添加量分别为2%时，2％方解石处理达到最大吸附，为2747mgkg-1。由于生物炭的多孔结构，较大的表面积和丰富的官能团，其表现出最大的镍吸附能力，为13348mgkg-1。此外，FTIR，SEM和zeta电位测试结果表明，与其他钝化剂相比，生物炭对镍吸附能力更强。
通过盆栽试验探究了水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石对玉米苗期和成熟期吸收镍和镍迁移率的影响。将玉米种植于镍污染(135 mg kg-1)土壤，添加水稻秸秆、水稻秸秆生物炭和方解石，每种钝化剂添加量分别为0％，1％和2％。结果表明，添加钝化剂可显著提高土壤pH,DOC和MBC，植物生物量(高度，根长，总干重，产量)和生理特性。此外，水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石在2％的施用量下，玉米苗期时土壤中镍迁移率(DTPA)分别降低了68％，88.9％和79.3％，且玉米茎部镍浓度分别降低了30％，95.2％和95％，根部镍浓度分别降低了56％，66％和63.8％，玉米成熟期时镍的生物可利用度分别降低了22.60％，42.61％和33.25％。此外，土壤中添加2%水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石可使成熟期时玉米根部镍含量分别降低53.11％，73.21％和69.49％，茎部镍含量降60.05％，82.06％和80.54％，籽粒降低64.61％，79.44％和73.72%。与CK相比，土壤添加2%水稻秸秆生物炭时，玉米成熟期其根、茎干重和籽粒产量分别提高了2.80、1.54、2.43倍。以上实验结果表明，污染土壤施用2％的水稻秸秆生物炭可减少植物对镍的吸收和降低镍对植物的毒性，并且降低土壤中镍的迁移率和生物利用度。
在另一个盆栽试验中，探究了水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石在0%，1％和2％的施用量下增强菠菜生理特性和营养品质的效果，以及对镍迁移率、吸收量、生物累积量和转运系数的影响。结果表明，添加2%水稻秸秆生物炭可显著提高菠菜的光合速率(4-18.6μmolm-2S-1)和蒸腾速率(1.7-8.9mmol m-2 S-1)。与未添加钝化剂的处理(CK)相比，菠菜的根、茎叶干重分别增加了1.6倍和3.4倍，且必需养分磷、钾也有所增加，分别增加了147%和107.2%。此外，与CK相比，土壤中添加2％水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石使CaCl2可提取态镍含量显著降低，下降幅度分别为62.5％94.1％和87.2％，TCLP提取态镍含量降低了26.7％，47.8％和41.7％。与CK相比，添加2%水稻秸秆生物炭可显著降低菠菜根部和茎部镍浓度，分别下降76.7%和73.3％，与其它处理相比，其生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)也显著降低。本研究结果清楚地表明，水稻秸秆生物炭和方解石可改善菠菜的生长状况并降低镍的植物利用率。生物炭可降低镍的毒性和有效性，并可进一步改善镍污染土壤下菠菜的生长状况。水稻秸秆生物炭和方解石的添加可减少镍对植物的毒性，降低镍的迁移率和浸出率。
总之，在酸性红壤中添加水稻秸秆、水稻秸秆生物炭、沸石、方解石和重过磷酸钙都可降低镍的迁移率，植物利用率，提高作物产量和降低污染土壤的酸度。在所有钝化剂中，水稻秸秆生物炭效果显著，可有效降低镍的有效性和浸出性，并可有效吸附和去除土壤和水体中的镍。根据SEM，FTIR和Zeta电位的发现，水稻秸秆生物炭具有从溶液中吸附镍离子的潜力，镍可与生物炭表面负电荷形成复合物。在经过修订后，添加稻草衍生生物炭在所有试验中都得到了最佳结果，并且在镍固定方面可能有效，从而减少了它们在Ni污染老成土的流动性和生物利用度。
据作者所知，这是通过生物炭低剂量(2%)应用在Ni污染老成土上对Ni固定的首次报告。土壤中Ni生物利用率显著下降及其在试验植物中的吸收的可能机制，可能是由于Ni通过离子交换、吸附和表面复合物吸附到生物炭的巨大表面上。
采用水稻秸秆，水稻秸秆生物炭，方解石，沸石和重过磷酸钙五种钝化材料，利用镍的形态分布、生物利用度、浸出毒性特征、植物对其吸附和植物生物量、生理特性等多种技术，对镍污染的土壤进行修复。首先，室内培养实验筛选出对镍污染钝化效果最好的一种材料。采取BCR提取法，浸出毒性程序(TCLP)和CaCl2提取法的结果表明，与对照相比，向污染土壤添加2％水稻秸秆，水稻秸秆生物炭，沸石，方解石和0.5％重过磷酸钙后，Ni的弱酸提取态含量分别降低了45%、65.1%、42.1%、55.7%和33.9％。同样，在2％水稻秸秆生物炭添加量下，TCLP提取态和CaCl2提取态镍含量分别显著降低49.8%和97.5％。总之，在五种钝化材料中，水稻秸秆生物炭和方解石分别降低了污染土壤中镍的移动性，是钝化镍污染土壤的最佳材料。以上研究结果表明，水稻秸秆生物炭和方解石可用作镍污染农田土壤的钝化剂。
在镍去除能力方面，水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石分别以0％，1％和2％添加量添加到土壤和水溶液中，使用Langmuir和Freundlich等温吸附曲线得到镍吸附特征。结果表明，以1%和2%添加到酸性土壤中均可提高土壤的pH值，EC和DOC。根据Langmuir吸附等温曲线结果，三种钝化剂添加量分别为2%时，2％方解石处理达到最大吸附，为2747mgkg-1。由于生物炭的多孔结构，较大的表面积和丰富的官能团，其表现出最大的镍吸附能力，为13348mgkg-1。此外，FTIR，SEM和zeta电位测试结果表明，与其他钝化剂相比，生物炭对镍吸附能力更强。
通过盆栽试验探究了水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石对玉米苗期和成熟期吸收镍和镍迁移率的影响。将玉米种植于镍污染(135 mg kg-1)土壤，添加水稻秸秆、水稻秸秆生物炭和方解石，每种钝化剂添加量分别为0％，1％和2％。结果表明，添加钝化剂可显著提高土壤pH,DOC和MBC，植物生物量(高度，根长，总干重，产量)和生理特性。此外，水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石在2％的施用量下，玉米苗期时土壤中镍迁移率(DTPA)分别降低了68％，88.9％和79.3％，且玉米茎部镍浓度分别降低了30％，95.2％和95％，根部镍浓度分别降低了56％，66％和63.8％，玉米成熟期时镍的生物可利用度分别降低了22.60％，42.61％和33.25％。此外，土壤中添加2%水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石可使成熟期时玉米根部镍含量分别降低53.11％，73.21％和69.49％，茎部镍含量降60.05％，82.06％和80.54％，籽粒降低64.61％，79.44％和73.72%。与CK相比，土壤添加2%水稻秸秆生物炭时，玉米成熟期其根、茎干重和籽粒产量分别提高了2.80、1.54、2.43倍。以上实验结果表明，污染土壤施用2％的水稻秸秆生物炭可减少植物对镍的吸收和降低镍对植物的毒性，并且降低土壤中镍的迁移率和生物利用度。
在另一个盆栽试验中，探究了水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石在0%，1％和2％的施用量下增强菠菜生理特性和营养品质的效果，以及对镍迁移率、吸收量、生物累积量和转运系数的影响。结果表明，添加2%水稻秸秆生物炭可显著提高菠菜的光合速率(4-18.6μmolm-2S-1)和蒸腾速率(1.7-8.9mmol m-2 S-1)。与未添加钝化剂的处理(CK)相比，菠菜的根、茎叶干重分别增加了1.6倍和3.4倍，且必需养分磷、钾也有所增加，分别增加了147%和107.2%。此外，与CK相比，土壤中添加2％水稻秸秆，水稻秸秆生物炭和方解石使CaCl2可提取态镍含量显著降低，下降幅度分别为62.5％94.1％和87.2％，TCLP提取态镍含量降低了26.7％，47.8％和41.7％。与CK相比，添加2%水稻秸秆生物炭可显著降低菠菜根部和茎部镍浓度，分别下降76.7%和73.3％，与其它处理相比，其生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)也显著降低。本研究结果清楚地表明，水稻秸秆生物炭和方解石可改善菠菜的生长状况并降低镍的植物利用率。生物炭可降低镍的毒性和有效性，并可进一步改善镍污染土壤下菠菜的生长状况。水稻秸秆生物炭和方解石的添加可减少镍对植物的毒性，降低镍的迁移率和浸出率。
总之，在酸性红壤中添加水稻秸秆、水稻秸秆生物炭、沸石、方解石和重过磷酸钙都可降低镍的迁移率，植物利用率，提高作物产量和降低污染土壤的酸度。在所有钝化剂中，水稻秸秆生物炭效果显著，可有效降低镍的有效性和浸出性，并可有效吸附和去除土壤和水体中的镍。根据SEM，FTIR和Zeta电位的发现，水稻秸秆生物炭具有从溶液中吸附镍离子的潜力，镍可与生物炭表面负电荷形成复合物。在经过修订后，添加稻草衍生生物炭在所有试验中都得到了最佳结果，并且在镍固定方面可能有效，从而减少了它们在Ni污染老成土的流动性和生物利用度。
据作者所知，这是通过生物炭低剂量(2%)应用在Ni污染老成土上对Ni固定的首次报告。土壤中Ni生物利用率显著下降及其在试验植物中的吸收的可能机制，可能是由于Ni通过离子交换、吸附和表面复合物吸附到生物炭的巨大表面上。