Sci. Total Environ.｜零价铁负载生物炭对不同污染土壤中砷的固定化：土壤性质和修复条件的影响 2023-02-21

2023年01月，曹心德教授课题组的研究成果“Immobilization of arsenic in different contaminated soils by zero-valent iron-embedded biochar: Effect of soil characteristics and treatment conditions”发表于环境领域期刊“Science of The Total Environment”。

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近年来零价铁负载生物炭 (ZVI-BC)被视为修复砷 (As)污染土壤的有效修复材料，但在修复过程中土壤理化性质和修复条件对As稳定化所产生的影响仍不甚明晰。本研究以松木屑生物质制备ZVI-BC用于修复四种不同性质的As污染土壤，探究不同修复材料添加量、培养温度和土壤含水率对修复效果的影响。研究表明，土壤中可利用态As含量在2%的ZVI-BC添加比（w/w）下降低了82.4–97.0 %，这表明ZVI-BC能够通过形成As-Fe共沉淀的方式有效降低四种污染土壤中的As污染。当培养温度升高，修复过程中形成的As-Fe共沉淀的稳定性会随之降低，从而导致更多的可利用态As释放进入土壤中。在仓储区土壤中，对可利用态As的修复效率从25℃时的79%降低到了35℃时的42%。过高的土壤含水率在使用ZVI-BC长期修复污染土壤过程中不利于可利用态As的稳定，这不仅是由于淹水厌氧条件下不利于ZVI-BC的氧化腐蚀，同时也会导致土壤中As解毒菌的活性受到抑制。在不同土壤中，ZVI-BC修复土壤As污染的关键影响因素由土壤理化性质和As赋存形态决定。总体而言，ZVI-BC在多种不同修复条件下均能有效修复土壤As污染，与As相关的Fe矿物的生物地球化学过程决定了土壤As的稳定及转化过程。

Fig. 1. The influence of temperature on As immobilization in the smelting (a), storage (b), agricultural (c), and mining soils (d). Different letters indicated the statistical difference of changes at p＜0.05 level.

Fig. 2. The concentration of amorphous Fe and the active ratio in the agricultural and mining soils (a) concentration of amorphous Fe; (b) active ratio. Different letters indicated the statistical difference of changes at p＜0.05 level. 

Fig. 3. Heatmap of community abundance on Genus level ("1", "2", "3" represented the three independent replicates in each example.)

Hu, L., Zhang, P., Xu, X^*., Ren, J., Zhao, L., Qiu, H., Cao, X., 2023. Immobilization of arsenic in different contaminated soils by zero-valent iron-embedded biochar: Effect of soil characteristics and treatment conditions. Sci. Total. Environ. 161597.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161597