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伴随着采矿和工业活动排放大量重金属引起的水体和农田土壤镉(Cd)和砷(As)污染已经严重威胁到人们的饮用水和农产品安全。生物炭(biochar)因其特殊的理化性质而具有较高的吸附钝化重金属能力。本文以水葫芦或稻草秸秆为原料,制备生物炭和负载铁生物炭,研究其对水溶液体系中Cd和As(V)的吸附效率与反应机制,并应用到土壤-水稻体系中考察其对土壤As生物有效性的影响和控制作用。主要研究内容和结论如下:(1)以水葫芦为原料制备生物炭。水葫芦热解450℃生物炭(BC450)去除水溶液中Cd效果最好,最大吸附量~70 mg kg-1。(2)化学平衡实验和SEM,XPS分析表明离子交换和官能团络合是BC450固定Cd的主要机理。同时,XRD显示BC450吸附Cd后表面有CdCO3,Cd3(PO4)2,Cd3P2和K4CdCl6等晶体沉淀物存在。(3)通过对水葫芦粉末进行Fe改性制备磁性负载铁生物炭(MWs)。初始负载1 M铁溶液,热解终温250℃制备样品(MW2501)吸附水体中As(V)效果最佳,基于Langmuir-Freundlic等式最佳吸附量达到7.4 mg g-1。(4)溶液pH(3-10)对MW2501吸附As(V)的影响较小。此外,当竞争阴离子磷(P)≤0.1 mM或者铬和锑(Cr/Sb)分别≤0.5 m M时对MW2501吸附As(V)几乎没有影响。(5)FTIR和XPS研究显示砷酸根离子与铁氧化物表面羟基络合是其主要吸附机理,络合过程中伴随有少量的As和Fe的氧化还原反应。(6)对稻草秸秆生物炭进行Fe改性制备负载铁生物炭(BCFe),添加到As污染土壤开展水稻盆栽实验。研究结果表明,添加BCFe降低了根际土壤孔隙水As浓度,增加水稻根表铁膜及其吸附As的数量,降低了植株As的浓度,特别降低了~70%糙米As的浓度。