钙基磁性生物炭对Cr(VI)污染土壤钝化稳定化机制及微生物影响研究

作者：蒲生彦; 余东; 肖雨婷; 上官李想

来源：环境科学学报, 2022, 1-13.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2021.0332

• 钙基磁性生物炭
• 梯度Cr(VI)污染
• 钝化机制
• 土壤酶
• 微生物群落结构

生物炭改性材料因具有活性官能团众多、吸附效能高等优势被广泛应用于土壤重金属污染修复治理中.以稻谷壳为原料，采用共沉淀法及CaCO_3浸渍法制备了钙基磁性生物炭（Ca-Fe-B），并使用电子扫描显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）进行表征.同时，通过梯度浓度Cr(VI)污染土壤实验考察Ca-Fe-B施入对土壤pH、Cr(VI)稳定化效果、土壤酶活性及微生物群落结构的影响，并阐述其钝化机理.结果表明：(1)Ca-Fe-B表面负载Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3、Fe_3C及以方解石形式存在的CaCO_3，具有大量—OH、—O—C=O、Si—O—Si、C≡C及C≡N等官能团；(2)Ca-Fe-B可显著提升土壤pH，在Cr(VI)污染浓度为100、200、1000 mg·kg~(-1)时，90 d的固定效率分别可达72.57%、67.07%及59.88%，并使土壤中部分可交换态Cr转化为可还原态及残渣态Cr；(3)Ca-Fe-B可促进土壤β-葡萄糖苷酶与几丁质酶酶活性，但磷酸酶对其响应不显著，也可显著提升土壤中Proteobacteria门菌相对丰度；(4)Ca-Fe-B表面形成Si—O—Ca—OH键可吸附Cr(VI),Fe（Ⅱ）作为电子供体参与土壤Cr(VI)还原过程，并生成Cr_2O_3、Cr(OH)_3沉淀及（Cr_xFe_(1-x)）(OH)3、Cr_xFe_(1-x)OOH络合沉淀，以—OH、—C=C—、O—C=O为主的大量含氧官能团协同吸附络合土壤中的Cr(VI).研究显示，Ca-Fe-B对Cr(VI)污染土壤具有良好的稳定性能，有望为土壤重金属污染修复提供一种新的研究思路和技术路线.

• 出版日期2022-1-17
• 单位地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 成都理工大学