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近年来,重金属污染的问题在环境保护领域中急剧升温,砷污染正严重威胁着人们的健康与生命安全。目前,重金属污染土壤的修复和安全利用,已是全世界农业和环境领域亟待解决的关键问题。生物炭产业化发展和应用已受到广泛关注,其在环境污染治理中发挥重要作用。本文以松木生物炭为材料,通过负载铁制备改性生物炭,利用吸附实验,探讨改性生物炭对溶液中砷的吸附机制;并以盆栽试验为手段,研究改性生物炭对砷污染土壤中砷形态及土壤酶活性的影响。主要研究结果如下:(1)SEM显示改性生物炭基本保持了松木生物炭的碳骨架结构,表面出现小颗粒晶体。FTIR说明改性生物炭表面有机官能团种类不变,但出现归属于Fe的吸收峰,主要为Fe-OH和Fe-O;改性生物炭吸附As(V)后,吸收峰形基本不变但发生了偏移,说明改性生物炭与As(V)发生了配位交换反应。与松木生物炭相比,改性生物炭的铁含量显著增加,铁含量高低排序为PBC-A>PBC-C>PBC-B>PBC-D,最高的含铁量为2.78%。(2)松木生物炭和改性生物炭生物炭对As(Ⅴ)吸附试验表明,生物炭吸附过程满足准二级动力学方程,其理论平衡吸附量与试验最大平衡吸附量相吻合;Freundlich等温吸附方程可以更准确描述生物炭吸附As(Ⅴ)的过程,表明生物炭对As(Ⅴ)的吸附体系是单层覆盖和多层吸附相结合的模式,由物理吸附和化学吸附共同控制的。PBC-A和PBC-C对砷的吸附量是松木生物炭的7.44和7.37倍,因此本试验选取PBC、PBC-A和PBC-C进行后续试验。(3)盆栽实验结果表明:土壤中砷形态主要以无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态及结晶铁铝水化氧化物结合态为主,各添加量的改性生物炭均能显著降低土壤中有效态、非专性吸附态、专性吸附态、无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态的砷含量;向砷污染土壤中添加4%改性生物炭PBC-A和PBC-C时,土壤中有效态砷含量最低,均低于松木生物炭的处理,对砷具有最佳钝化效果;改性生物炭能显著降低小白菜体内砷的含量,均低于松木生物炭的处理;说明改性生物炭能够有效降低土壤中砷的可移动性和生物可利用性,降低砷的生物毒性。(4)在砷污染土壤中,添加改性生物炭PBC-A和PBC-C后,土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性逐渐升高,且高于松木生物炭处理的水平,当改性生物炭添加量为4%时,缓解砷对脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶抑制作用的效果最好;添加改性生物炭PBC-A和PBC-C对土壤蔗糖酶活性呈现先升高后下降的趋势,当改性生物炭PBC-A和PBC-C添加量为1%时,土壤蔗糖酶活性最高,且高于松木生物炭处理的土壤蔗糖酶活性,缓解砷对蔗糖酶抑制作用的效果最好。