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我国南方稻田土壤在长期酸雨淋溶条件下养分淋失严重,已经成为制约水稻等农作物可持续生产的关键问题。与此同时,长期以来粗放型的矿产开采与冶炼使重金属从地下大量进入地表的开放环境,造成了土壤的严重污染,而生物炭在降低土壤养分淋失吸附钝化重金属方面具有重要的应用潜力。本研究以我国典型水生入侵植物凤眼莲为原料,制备凤眼莲生物炭(BCW)和凤眼莲载铁生物炭(BCW-Fe),通过BCW与稻田土壤共育试验以及模拟酸雨土柱淋溶试验,系统分析了BCW对稻田土壤理化性质与土壤营养元素(N/P/K)淋失的影响。通过BCW和BCW-Fe与矿区污染土壤共育试验,水浸、酸浸试验与重金属形态分析试验以及对生物炭理化性质的充分分析,深入探讨了此两类生物炭对金矿冶炼区酸性复合污染土壤中As/Hg/Cd的钝化修复效果。主要的结论如下:(1)模拟酸雨土柱淋溶试验表明BCW的施用在有效提高土壤pH和CEC的基础上,能够显著增加土壤全N和速效K含量,但却使有效P含量随共育时间的延长而明显降低。在酸雨淋溶条件下,旱土与水旱交替条件下,BCW的添加都能抑制NH4-N与NO3-N的淋失,且随着共育时间的延长效果更加明显,但淋溶后两种水分条件下BCW处理土壤中速效K含量仍显著高于对照,表明淋溶液K浓度的升高主要来源于生物炭中丰富的水溶性K,旱土中,P的淋失量也略有增加。(2)生物炭负载铁后H和O的质量分数分别升高29.2%和12.6%,芳香性略有增大,极性略有减弱;比表面积由23.17m2·g-1增加到了55.11m2·g-1,总孔体积从0.13cm3·g-1增加到0.30cm3·g-1,载铁百分比由1.49%增加至14.53%。与BCW相比,BCW-Fe表面-OH、-CO-、-O-、-COOH-等官能团含量出现明显升高。(3)重金属水浸与酸浸试验表明,BCW与BCW-Fe(5%)处理分别使土壤As浸出浓度降低84.9-91.6%和64.9-96.8%,Hg浸出浓度由0.04-0.03μg·L-1降低至0-0.02μg·L-1;而两种材料对Cd的钝化优势分别出现在中性和酸性浸出条件下。(4)重金属形态分析结果显示,两种生物炭处理均使As、Hg、Cd由植物可利用性较高的可交换态和碳酸盐结合态向较为稳定的Fe/Mn氧化物与有机物结合态转化。其中,BCW与BCW-Fe的加入分别使可交换态与碳酸盐结合态As总量减少0.3%和3.1%,使此两种非稳态Hg总量减少2.3%和3.4%,使两种形态Cd总量减少7.7%和14.9%。综合以上研究结果,凤眼莲生物炭的施用在短期(1年)内有助于红壤性稻田土壤中主要矿质元素的保蓄持留,对减控稻田面源N、P流失具有重要作用。同时,凤眼莲负载铁生物炭提供了一种能够在我国广泛分布的酸雨沉降地区内实现对复合污染土壤中As、Hg、Cd同步稳定钝化的有效材料。