目前,我国饮用水、地表水、地下水、土壤中抗生素污染问题不容乐观,自然水体及土壤中抗生素浓度处于较高水平,超出美国和欧盟抗生素推荐限值,具有潜在的环境风险。生物炭作为一种新型环境功能材料被认为可用于控制抗生素污染,但目前的研究多集中于二元体系(土壤-抗生素或生物炭-抗生素)研究,较为缺乏系统性的土壤-生物炭-抗生素三元体系下的研究。鉴于此,本研究针对长江上游特有的且较少关注的石灰性紫色土,选取弱疏水性、高迁移性抗生素氟苯尼考(Florfenicol,FF)作为目标污染物,采用混合秸秆生物炭作为土壤改良剂,通过生物炭老化前后光谱学表征、吸附-解吸批量平衡实验、室内原状土柱淋溶实验及野外小区原位观测试验等多个尺度的实验手段,采用Hydrus-1D与Hydrus-2D中两区两点物理化学非平衡模型进行数值模拟,阐明生物炭对紫色土中氟苯尼考吸附特性与迁移行为影响机理:在探明生物炭施用对紫色土理化性质影响的基础上,从微观角度分析老化作用对生物炭性能的影响,阐明了生物炭对紫色土中氟苯尼考吸附特征的影响机理、生物炭对紫色土中氟苯尼考迁移行为的影响机理,结合数值模拟与自然降雨下田间小区观测试验,评价生物炭面施与生物炭可渗透反应墙对氟苯尼考迁移的阻控效果,为基于生物炭施用的田间实用污染控制技术的研发与优化提供科学依据。主要研究结果如下:生物炭对紫色土物理化学性质的影响。生物炭的施用会造成紫色土物理化学性质永久性且不可逆的改变,生物炭的施用会小幅度提升紫色土p H,显著提高土壤全碳、有机碳,促进土壤溶解性有机质的溶出,降低土壤容重、提高土壤孔隙度、土壤耕作层饱和导水率和单位体积大孔隙的表面积。老化作用对生物炭性能的影响。生物炭经过1年的田间自然老化后,生物炭表面C、Na、Mg、S、Cl、K下降,元素Si和P保持相对稳定,元素O、Al、Fe升高;生物炭表面BET表面积增加、平均孔径增加、无定型碳含量降低;生物炭表面官能团老化前后均为羟基、羧基、脂肪族类及多糖类,但老化后出现-C=O键,且-C-O键相对比例升高。生物炭对紫色土中氟苯尼考吸附的影响机理。紫色土及施炭土对氟苯尼考的吸附作用属于物理吸附,吸附性能表现为SFBC>SABC>S,液土比、不同初始浓度对氟苯尼考的吸附的影响较大,而温度的影响不显著;新鲜生物炭与老化生物炭对氟苯尼考的平均吸附能力分别为1105.32 L/kg和247.17 L/kg,供试土壤对氟苯尼考的吸附机理为水土分配作用与多分子层吸附,生物炭对氟苯尼考的吸附机理主要存在辅助氢键与氢键作用、π-π电子供体-受体作用(EDA)、π-π电子受体-受体作用(EAA)和静电作用等,老化作用造成氢键作用点位丢失引起吸附性能降低。生物炭对紫色土中氟苯尼考迁移的影响。氟苯尼考在紫色土中的迁移受到水分运动的影响,原状土柱中水分运动可由两区物理非平衡模型进行模拟,而氟苯尼考的迁移行为可由两区两点物理化学非平衡模型较好地模拟。水土分配系数、孔隙水流速为模型中最敏感参数,氟苯尼考的迁移以物理非平衡为基础,施炭后化学非平衡作用增强,生物炭阻控效率为12.48%,土壤中污染物水土分配系数小于1.54 L/kg宜采用供试生物炭进行调控,但最小施炭量不应小于0.77%。生物炭对氟苯尼考田间迁移阻控效果。氟苯尼考在田间小区的迁移主要以下渗为主,伴随少量的坡向运动,生物炭改良土高度复杂与异质性以及土壤的大孔隙与尺度效应对水动力弥散作用的巨大影响导致Hydrus-2D物理化学非平衡模型仅可用于近饱和阶段的定性预测并具有较高的不确定性,生物炭面施与生物炭可渗透反应墙的施用均有效地阻控了紫色土中氟苯尼考的迁移行为,主要阻控机理为改善土壤物理结构、调节水分运动状态、增强吸附能力。