水稻（Oraza sativa L.）是重要的粮食作物之一,全球每年稻谷的总产量超过7.4亿吨,产生稻壳约1.4亿吨。作为农业废弃物的稻壳热值高,常用于生物质发电。近年来,大量产生的稻壳炭材料在环境污染吸附分离中的应用引起了广泛关注。由于稻壳生物炭具有多孔硅的结构,表面有大量带负电的有机官能团,可以强烈吸附重金属阳离子,降低重金属生物活性,特别适合固定或去除环境重金属。此外,稻壳炭含有丰富的有益元素和可生物降解的有机物,被证明能提高土壤肥力和增加作物产量和品质。本研究以水体重金属吸附和土壤重金属钝化为主要方向,明确稻壳炭对污染物的固化去除效果,并以混施、改性等方法提升其性能,最后揭示其基本机制,为稻壳炭在环境修复领域的应用提供参考。获得的主要研究结果如下:1.采用不同温度制备稻壳炭,探究不同稻壳炭吸附镉、硒的效果,结果表明,随着生产温度从300℃增加到800℃,稻壳炭的产量从41.6%下降到28.2%,p H从7.5上升到9.8,表面积从64.8 m~2/g上升到478.6 m~2/g,官能团数量下降,芳香性降低。本试验条件下,稻壳炭制备温度越高,对镉、硒的吸附性能越好,并且物理吸附作用增强,化学吸附作用减弱。经Langmuir模型拟合得出稻壳炭对镉、硒最大吸附量分别为67.7 mg/g和0.024 mg/g。2.采用铁、锰氧化物改性稻壳炭,探究改性后稻壳炭对镉、硒的吸附性能,结果表明,铁和锰的负载效率分别为24.5%和31.2%,改性后稻壳炭的p H随之上升。吸附数据与Langmiur模型吻合,锰改性稻壳炭对Cd（Ⅱ）和铁改性稻壳炭对Se（Ⅳ）的最大吸附能力分别达到123.7和0.758 mg/g。相比原始稻壳炭,锰改性稻壳炭提高了对Cd（Ⅱ）的吸附效果,最大吸附量增加了82.5%;而铁改性稻壳炭提高了对Se（Ⅳ）的吸附效果,最大吸附量增加了28.5倍。伪二阶动力学模型符合吸附动力学过程,吸附机制主要是离子交换和配位作用。3.采用搅拌流动反应器（Stirred-flow reactor）模拟土壤流动环境,研究锰氧化物（δ-Mn O2）表面Se（Ⅳ）的同时吸附、氧化和解吸的动态过程过程。结果表明,大约9.5%到25.3%的Se（Ⅳ）在搅拌流动系统中连续缓慢地氧化成Se（Ⅵ）,其动力学速率常数k为0.032 h-~1,明显高于批量法的准水平动力学速率常数0.0014 h-~1。氧化反应是由质子浓度驱动的,其速度也取决于Se（Ⅳ）流体浓度、流速和δ-Mn O2的用量。光谱学技术分析表明,Mn（Ⅱ）产生并强烈吸附在Mn氧化物表面,Mn（III）是Se（Ⅳ）在δ-Mn O2上的主要反应产物。4.在不同镉污染水平的水田土壤中开展了稻米镉污染控制试验,研究了添加不同比例钢渣和稻壳炭对水稻镉积累和生长的影响。结果表明,钢渣和稻壳炭均能不同程度降低镉污染区水稻各部位镉积累量,促进水稻生长,提高产量,促进土壤交换态镉向还原态和残渣态转化,并提高土壤p H。与钢渣相比,稻壳炭在土壤低镉含量地区（Cd＜3 mg/kg）表现更好,水稻产量提升19.4%～32.5%,糙米中镉积累量下降33.3%～58.4%。5.采用小麦（Triticum aestivum L.）盆栽试验考察了硅酸盐、稻壳炭和稻壳炭与膨润土联合施用等富硅材料处理对小麦在两种复合重金属污染（Cd、Zn、Pb和As）土壤（黄棕壤、灰潮土）中的植物生长和重金属积累情况。结果表明,添加富硅土壤改良剂后,小麦苗期茎叶和成熟期籽粒中重金属含量下降,籽粒中Cd、Zn、Pb和As浓度相对于空白处理最多分别降低了20.5%、13.1%、22.2%和17.8%。叶片光合作用速率有所提高。重金属从细胞内可溶性组分向细胞壁上转移,降低了重金属的移动性。土壤重金属连续提取分析表明,富硅土壤调理剂能不同程度将生物可利用重金属转化为生物利用性低的形态。此外,随着调理剂的应用,植物抗氧化系统酶活性降低,植物氧化损伤有效缓解。