生物质基土壤重金属污染修复材料研究方面取得进展

　　中科院生态环境研究中心刘振刚研究组在生物质基土壤重金属污染修复材料研究方面取得进展。相关研究成果发表在综合性学术期刊Science of the Total Environment(2019；685:1201-1208)和Bioresource Technology (2019；288:121593)。

　　土壤重金属污染是国内外主要关注的问题之一。目前，原位固定稳定化技术是重金属污染土壤修复主流技术，相比于其他治理技术，具有快速高效、运行成本低、适用性强等优点。为了实现大规模工程应用，筛选高效、低廉、无二次污染的固化稳定化材料是该技术的关键所在。生物质是唯一的可再生的碳材料来源，具有来源广泛、价格低廉、可再生及可生物降解等特性。目前，生物炭材料在重金属污染土壤生态修复中已开始进行工程化应用，但囿于生物炭固有属性以及缺乏生物炭重金属钝化机理研究导致其生态修复效果不理想。针对这种情况，刘振刚研究组开发了废弃生物质通过一步碱式水热法制备水热炭重金属固定稳定化材料的技术路线，制备的水热炭材料具有经济、高效、快速提升土壤肥力等特点。研究发现，水热炭材料对水体中重金属铅的吸附能力高达92.80 mg/g；水热炭材料对复合污染土壤中重金属具有超强的钝化能力，相对于传统生物炭土壤重金属钝化效率分别提升了95.1%(铅)and 64.4%(镉)；土壤中重金属铅和镉的生物毒性分别降低了54.0%和27.0%。重金属的钝化机理研究表明：水热炭材料对重金属的固定稳定化主要通过表面含氧官能团配位、表面沉淀及π电子配位作用实现；钝化机理定量分析表明其对重金属钝化贡献占比分别为62.12%，27.14% 和 10.74%。本研究对于生物质基炭材料的定向制备具有重要的理论指导作用；研究制备的水热炭材料在污染土壤修复方面具有重要的工程应用前景。

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水热炭材料对于重金属的钝化机理。(A)：钝化机理示意图；(B)：定量计算结果