BIOCHAR | 生物炭对柚子果园土壤铊污染的吸附钝化机制
铊（TI）是一种分布较广、毒性极高的有害重金属，可通过土壤污染沿食物链来威胁人类健康。利用生物炭修复农业土壤重金属污染具有巨大应用前景。目前如何利用生物炭来修复农业土壤铊污染的研究报道还很少，特别是生物炭改良土壤较长时间后对铊污染的吸附钝化效果较为匮乏。因此需要进行相关研究来开发有效的生物炭修复技术，促进农业土壤铊污染的高效修复，促进农产品产地环境及其品质的保障。本文在先前学者研究的基础上，选用生物质资源较为丰富的竹源生物炭对柚子果园土壤进行改良一年，进而考察土壤、生物炭、生物炭改良土壤对土壤的吸附钝化效果，并探究生物炭对柚子果园土壤铊污染的吸附钝化机制。
实验表明，竹源生物炭（BDB）、柚园土壤（SP）和柚园生物炭改良土壤（BSP）在初始15分钟内对铊的平衡吸附容量分别达到96.9、95.43和96.76%。这表明生物炭在农田中应用一年仍具有较好的Tl 修复效果。多层吸附在Tl 的吸附中发挥了主导作用, 这得到了Freundlich 模型在描述Tl 对选定吸附剂的吸附行为的适用性方面的支持。此外，拟二级动力学模型较好地拟合了Tl 对BDB、SP 和BSP 的吸附，表明该过程伴有化学吸附。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和X 射线光电子光谱仪（XPS）在BDB 表面观测到，O-H 基团和 PO43-的存在可能会促进Tl 对BDB 的化学吸附。
图1 竹源生物炭（a）、果园土壤（b）、生物炭改良土壤（c）的SEM图
图2 竹源生物炭（BDB）、柚园土壤(SP)和柚园生物炭改良土壤的物理表面特性
图3 生物炭同Tl 的结合健与结合能
图4 生物炭对Tl 的吸附钝化机制
本研究将竹源生物炭施用改良土壤一年，探究了竹源生物炭改良土壤一年、土壤、生物炭其对土壤铊的吸附钝化效果，同时生物炭、土壤及其生物炭改良土壤固定铊的相关机制，为土壤铊污染土壤的修复与技术应用提供一定的科学依据。
该成果近期以“Insights into thallium adsorption onto the soil, bamboo‑derived biochar, and biochar amended soil in Pomelo orchard”为题在线发表于生物炭研究领域国际权威期刊BIOCHAR 上。论文第一作者为中国科学院城市环境研究所颜昌宙组Alexis Kayiranga 硕士，通讯作者为罗专溪副研究员。该研究工作得到中科院STS项目（2018T3016）和福建省科技引导性项目（2017Y0081）等项目联合支持。
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