近年来随着我国工农产业的快速发展,相关农田土壤逐渐出现重金属和有机污染物的污染现象,已经引起了社会的广泛关注。一方面,由于不合理的采矿活动和工业废弃物的随意排放容易导致土壤中重金属的过度富集。另一方面过度使用有机肥和农药,以及农用地膜等塑料制品的广泛使用,会造成土壤的有机污染。酞酸酯例如邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为目前常用的增塑化合物,是设施农田土壤中主要的有机污染物之一。因此目前受到重金属-酞酸酯复合污染的农田土壤逐渐增多。生物质炭是当前备受关注的绿色高效的土壤改良剂,在吸附重金属或有机污染物方面具有良好的效果。因此本研究模拟了生物质炭在土壤中的自然老化过程,分别对新鲜和老化生物质炭(1、6个月)进行表征,对不同老化施炭土壤的基本理化性质进行了测定;同时选取了 Cd、Zn为代表性重金属和DEP为代表性酞酸酯,进行了不同施炭土壤及其老化过程对重金属-酞酸酯复合污染物吸附行为的研究,以期为进一步提高生物质炭对复合污染土壤的修复效果提供理论依据。主要研究结果如下:1、由于制备原材料的差异,猪炭和法国梧桐炭的表面特征和基本理化性质存在明显差异。其中动物源的猪炭具有较高的pH、电导率(EC)、表面碱度、灰分含量和丰富的矿物质元素、表面含氧官能团,在提高土壤pH、EC、阳离子交换量(CEC)方面效果优于法国梧桐炭;而植物源的法国梧桐炭具有更大的比表面积,更高的含碳量,在增加土壤总有机碳(TOC)方面的作用更好。随着生物质炭添加量的增加,土壤的pH、EC和TOC显著(P<0.05)增加。2、在6个月的自然老化过程中,生物质炭表面易发生氧化,其表面含氧官能团的种类和数量明显上升。其中SEM扫描电镜图谱中观察到生物质炭表面微孔附近出现了有机-无机微团聚体的附着现象;FTIR测定结果显示猪炭表面羟基(-OH)和醚类(C-O-C)的吸收峰振动加强,法国梧桐炭表面醚类(C-O-C)和羧基(C=O)吸收峰的振动加强;而XPS结果进一步表明老化后两种的生物质炭的C-O和C=O含量明显上升。此外与新鲜施炭土壤相比,老化1个月处理下的低有机质施炭土壤EC降低,其余各施炭土壤的pH、CEC、TOC总体呈上升趋势;而在老化6个月处理下,各施炭土壤中除土壤pH仍显著(P<0.05)上升之外,土壤EC、CEC、TOC总体表现出下降的趋势。3、Langmuir等温吸附模型能更好的描述不同老化施炭土壤对Zn和Cd的吸附过程,表明其主要以单分子层吸附为主。其中(1)高有机质土壤比低有机质土壤对Zn和Cd具有更强的吸附能力;土壤中生物炭含量越高,吸附作用越强,其中添加猪炭处理下的土壤对于Zn和Cd的吸附能力强与法国梧桐炭处理。(2)在自然老化过程中,除添加猪炭处理的低有机质土壤之外,其它施炭土壤对于Zn和Cd吸附量呈先上升后下降的趋势;且老化1个月或6个月的施炭土壤对于Zn和Cd的吸附能力强于同处理下的未老化土壤。(3)当溶液中存在DEP时,能够促进新鲜施炭土壤对于Zn和Cd的吸附效果,抑制老化后的施炭土壤吸附Zn和Cd的能力。4、Freundlich等温吸附模型更适合描述DEP在不同老化施炭土壤中的吸附过程。(1)单一的DEP吸附过程中,猪炭处理下的高有机质施炭土壤对于DEP的吸附能力更强,且随着生物质炭添加量的增加,土壤吸附能力明显上升。相比之下,DEP在低有机质施炭土壤中以表面物理吸附为主,在高有机质施炭土壤中以分配作用为主。(2)自然老化处理下,各老化施炭土壤对于DEP的吸附效果下降,且随着老化时间的延长,其吸附能力呈逐渐下降趋势。(3)Cd和Zn的存在导致各老化施炭土壤对于DEP的吸附能力明显下降。综上所述,猪炭处理在改善土壤基本理化性质,提高土壤对Zn、Cd和DEP吸附能力方面优于法国梧桐炭。经过短期的自然老化,生物质炭表面含氧官能团增加,施炭土壤的基本理化性质改善,有利于土壤对重金属的吸附固定,不利于对酞酸酯的吸附。重金属和酞酸酯之间存在的明显的交互作用,即酞酸酯的存在能促进施炭土壤对重金属的吸附固定,而重金属的存在会抑制施炭土壤对酞酸酯的吸附效果。