氧化老化过程对生物炭吸附镉的影响及机制

何玉垒，宋宁宁，林大松*，孙约兵，王芳丽

（1.农业农村部环境保护科研监测所，农业农村部产地环境污染防控重点实验室，天津 300191；2.农业农村部环境保护科研监测所，天津市农业环境与农产品安全重点实验室，天津 300191；3.青岛农业大学资源与环境学院/青岛市农村环境工程研究中心，山东 青岛 266109）

镉是一种高毒性的重金属元素，其在环境中具有持久性、不可降解性和迁移能力强等特点[1-2]。近年来，随着我国工业的迅速发展，有色金属冶炼、电镀和染料生产等行业的废水排入地面水或渗入地下水，导致土壤和水体Cd2+污染日益严重，进而对人类健康造成严重威胁[3]。生物炭因具有丰富的多孔结构、较大的比表面积和较强的吸附能力，常被用于去除土壤和水体中的重金属[4]。

生物炭进入环境后在自然力的作用下逐渐发生老化作用，其理化性质及结构会随时间的推移发生不同程度的改变，从而影响生物炭环境功能的发挥。各种自然力包括冻融交替（由温度变化引起）、干湿循环（由降雨事件引起）、光化学降解（由阳光照射引起）、轻度氧化（由大气氧、根系分泌物或微生物引起），均会导致生物炭的物理化学性质发生显著变化，同时生物炭与重金属的结合也会受环境影响而发生变化[5]。生物炭钝化修复中影响土壤重金属稳定性的重要因素依次是土壤pH 值、土壤质地、老化时间[6]。除土壤特性外，老化时间是影响生物炭钝化土壤重金属稳定性的首要因素。化学氧化作用能够更好地模拟生物炭在土壤中的老化过程，与其他氧化剂（如硝酸、硫酸等）相比，过氧化氢（H2O2）能减少沉淀、络合等复杂的干扰反应。……