不同内源重金属生物炭对Cu和Cd吸附及其对老化作用的响应

作者：崔红标; 王昱茗; 叶回春; 张雪; 董婷婷; 易齐涛; 张世文^*

来源：农业工程学报, 2020, 36(24): 203-210.

• 吸附
• 老化
• 生物炭
• 内源重金属
• 化学形态

为明确老化作用对不同内源污染物生物炭吸附重金属稳定性的影响,该研究以不同污染程度(清洁、中度和重度污染)土壤种植的巨菌草秸秆制备3种不同内源Cu和Cd含量的生物炭RB、SB和JB,分析3种生物炭对Cu2+和Cd2+的吸附能力以及干湿和冻融老化对饱和吸附后生物炭中Cu和Cd的生物有效性的影响。结果表明:3种生物炭表面均分布丰富的孔隙结构,RB含有最高的pH值和灰分含量;生物炭对Cu2+和Cd2+的吸附符合Langmuir模型(R2=0.951～0.998),且RB对Cu2+和Cd2+的吸附量最大,分别为54.3和37.3 mg/g;与此相同,饱和吸附后RB对Cu2+和Cd2+的固持量最大,分别为21.4和4.78 mg/g。与老化前相比,干湿老化较冻融老化更显著地降低了饱和吸附后生物炭中Cu的TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)浸出含量,促进了Cu从酸溶态和残渣态向还原态和氧化态转化,降低了Cu的环境风险;但是干湿和冻融老化作用增加了饱和吸附后生物炭中Cd的TCLP浸出含量,促进了Cd从残渣态向酸溶态、还原态和氧化态转化,增加了Cd的环境风险。这可能是由于3种生物炭对Cu2+的吸附主要以表面络合为主,对Cd2+的吸附以化学沉淀机制为主。总体上,RB生物炭固持最高的Cu2+和Cd2+,但是干湿和冻融老化增加了饱和吸附后生物炭Cd环境风险,研究结果对于评估生物炭长期钝化修复稳定性具有一定的指导意义。

• 单位
  中国科学院; 安徽理工大学