“编者在24年5月19日文献情报中关注到湖南农业大学武芳芳/弭宝彬团队揭示了生物炭对土壤从持水至自然干旱过程中镉钝化机制，特邀请该团队为本公众号撰写了研究亮点，希望该研究成果能给关注者启发，从中获得灵感，促进天然有机质研究工作的开展。”
导读
如何应对土壤镉污染引起的环境污染问题一直是相关领域研究热点。生物炭在土壤镉污染处理方面具有巨大潜力，但在土壤从淹水到自然风干的长期过程中，生物炭对镉钝化（CP）的影响和机制尚不清楚。本研究通过为期300天的实验，结合化学分析、傅立叶变换红外光谱-2D-COS、EEMs-PARAFAC、紫外光谱及土壤微生物群落分布等多种表征手段，揭示了木质素生物炭（LBC）对土壤镉形态变化，以及LBC在土壤镉污染处理中与土壤理化性质、微生物等互作机制。该项研究的见解对于修复受镉胁迫的土壤和评估木质素生物炭作为可再生土壤改良剂的有效性至关重要。
▲图1 从淹水到自然风干过渡过程中LBC对土壤中镉的钝化机制（来源：ScienceDirect）
▲图2 持水（a）和自然风干（b）条件下土壤理化性质和镉形态的斯皮尔曼相关热图。（来源：ScienceDirect）
▲图3 CK (a)、C0a (b)、C0b (c) C1b (d)的一维常规傅立叶变换红外光谱；从浸没环境到自然干旱环境的不同处理过程中土壤衍生 DOM 的结合亲和力 (e)；从 PARAFAC 土壤衍生 DOM 模型中确定的四种成分的荧光特征。C1（a）、C2（b）、C3（c）和 C4（d）代表 PARAFAC 模型中确定的四种成分；在淹水（e）和风干（f）条件下，各区域在土壤衍生 DOM 中的相对比例。淹没（g）和风干（h）条件下各组分最大荧光强度的相对贡献率；淹没（i）和风干（j）条件下土壤衍生 DOM 的 PCA 图（来源：ScienceDirect）
腐殖质络合、沉淀、静电相互作用以及微生物修复等共同作用于镉的高效钝化。水分的蒸发刺激了好氧微生物的生长，加速了土壤有机质的形成，从而增强了土壤对镉的钝化效果。此外，生物炭还显著减少了土壤中植物病原体的相对丰度，有利于提升作物生长质量，促进土壤固碳减排。本研究为镉污染土壤的修复提供全新视角和理论支持。
[1] Y. He, Q. Deng, L. Cao, Highly efficient Ni(II) adsorption by industrial lignin-based biochar: a pivotal role of dissolved substances within biochar, Environ. Sci. Pollut. Res. 31 (2024) 10874–10886. https://doi.org/10.1007/s11356-024-31889-y.
[2] F. Wu, L. Chen, P. Hu, X. Zhou, H. Zhou, D. Wang, X. Lu, B. Mi, Comparison of properties, adsorption performance and mechanisms to Cd(II) on lignin-derived biochars under different pyrolysis temperatures by microwave heating, Environ. Technol. Innov. 25 (2022) 102196. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.102196.
联系作者:
武芳芳，副教授，湖南农业大学，Email:wufangfang@hunau.edu.cn
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本文编辑：张兆媛
本文审订：何伟
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