工矿业的迅速发展使土壤重金属污染日益加剧,土壤重金属污染已经成为制约可持续发展的关键问题。生物炭具有高比表面积、孔隙率和离子交换能力等特性,可以固定土壤重金属,具有降低重金属生态毒性的潜力。本研究通过室内模拟实验明确生物炭对污染土壤中重金属的环境行为与环境效应的影响,对保护土壤环境、改善土壤质量、减少有毒元素向食物链转移具有积极意义和长远应用前景。本研究以水稻秸秆和水葫芦残体为原材料制备生物炭(分别简称BCR和BCW),施入Cd/Pb/As复合污染土壤中进行共育,系统分析该过程中土壤重金属的化学形态变化,并利用模拟酸雨进行土柱淋溶实验,考察生物炭对三类重金属迁移性和生物有效性的影响。根据该部分结果,分别将BCR和稻草基负载铁生物炭(BCFe)施入含Cd/As污染的稻田土壤,进行水稻盆栽实验,系统解析了BCR和BCFe对水稻积累Cd/As的影响效果与机理。主要结论如下：1.生物炭可以改善酸性稻田土壤性质,增加土壤pH和CEC值,且随施用量增加而增加。2.稻草基生物炭和水葫芦生物炭施入土壤中培育30d后,不同程度地降低了土壤中CaCl2提取态Cd/Pb含量和KH2PO4提取态As含量,其中,2%BCW对CaCl2-Cd和Pb的降低幅度最大,均高达73.3%。同时,两类生物炭的施入使稻土中Cd、Pb、As的SPLP浸出量分别降低60%,31.9%和9.6%。3.根据前期实验结论,采用2%比例BCW处理土壤和对照土壤进行土柱酸雨淋溶实验,实验结果表明,生物炭的施入可以有效降低长期酸雨淋溶条件下的土壤Cd浸出量,同时对土壤中As的酸性溶出浓度影响较小,但生物炭的加入会显著增加淋溶前期淋滤液中的Pb浓度,说明生物炭的施用会对土壤中Pb的溶出带来重要风险。4.通过对淋溶前后样品中重金属形态的分级提取,发现2%BCW降低了土壤中易溶态Cd,而增加了碳酸盐结合态、Fe/Mn氧化物态和有机质结合态,说明BCW对土壤中Cd具有钝化效果,可以降低Cd的生物有效性,而对Pb和As的溶出具有一定风险,2%BCW会使土壤中可溶态和表面吸附态As含量增加,也会增加土壤中碳酸盐结合态Pb含量。5.通过水稻盆栽实验,研究了生物炭和负载铁生物炭对Cd/As复合污染条件下水稻根际区环境的影响及不同器官中重金属积累的差异性。结果表明BCR在在水稻生长前期可以增加根际区pH值；在水稻整个生长期,BCR可使孔隙水中总Cd含量降低8.4-66.2%,而BCFe可使孔隙水中总As含量降低11.3-50.9%。6.BCR可使水稻根、谷壳和糙米中Cd浓度分别降低48.9-68.4%、36.0-69.7%、26.1-48.7%；而BCFe处理可以使水稻根、茎、谷壳和糙米对As的积累浓度分别降低25.8-28.7%、13.1-28.8%、21.1-22.9%、3.5-8.8%。根据以上结果,生物炭对降低土壤中重金属生物有效性具有重要潜力,生物炭类型及其添加比例,对重金属活性影响不同,其中BCW和BCR对土壤中Cd的固定效果较好,而BCFe对土壤中As具有显著钝化作用。