不同表面功能的生物炭在固定土壤釩并降低其植物有效性方面的潛力尚未被研究。為了回答這個(gè)問(wèn)題，浙江農(nóng)林大學(xué)土壤生態(tài)系統(tǒng)與全球變化團(tuán)隊(duì)與韓國(guó)高麗大學(xué)Yong Sik Ok教授、德國(guó)Wuppertal大學(xué) Jörg Rinklebe教授合作研究了不同劑量(0、2.5和5%)稻殼和木質(zhì)生物炭對(duì)釩 (3750 mg kg?1)污染土壤（酸性）中釩的分餾、轉(zhuǎn)移和植物吸收的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)施用高含氧官能團(tuán)的木質(zhì)生物炭，在2.5%時(shí)可使土壤中水溶性釩降低46%，交換態(tài)釩減少32%，同時(shí)玉米地上部和高粱根部對(duì)釩的吸收分別減少了86%和65%。施用低氧官能團(tuán)的稻殼生物炭增加了釩的溶解度，導(dǎo)致玉米和高粱無(wú)法在處理土壤中生長(zhǎng)。土壤酸度和有機(jī)碳的芳香基團(tuán)是釩固定的主要因素。這些結(jié)果有助于闡明生物炭在重金屬污染土壤可持續(xù)管理中的重要作用。該研究成果以“Biochar surface functionality plays a vital role in (Im)mobilizationand phytoavailability of soil vanadium”（1）為題發(fā)表在國(guó)際著名刊物ACS?Sustainable?Chemistry & Engineering（2020 IF=8.19）上。
鎳是一種潛在的有毒元素，它可污染土壤和水體，威脅糧食和水安全，阻礙全球可持續(xù)發(fā)展。生物炭在鎳污染環(huán)境中是一種有前景的新型修復(fù)材料，然而原始的和改性的生物炭在土壤和水體中固定/吸附鎳的潛力以及相關(guān)機(jī)制尚未得到系統(tǒng)的評(píng)述。團(tuán)隊(duì)從不同維度綜述了土壤和水體中鎳污染及其環(huán)境修復(fù)，包括不同環(huán)境條件下鎳污染的發(fā)生、鎳的生物地球化學(xué)行為和生態(tài)毒害，重點(diǎn)綜述了利用生物炭修復(fù)鎳污染的土壤和水體。生物炭通過(guò)離子交換、靜電吸引、表面絡(luò)合、沉淀、物理吸附和還原等方式將鎳固定。這是由于鎳與生物炭中表面官能團(tuán)和及其含有的有機(jī)/無(wú)機(jī)化合物的相互作用。改性生物炭去除鎳的效率始終高于原始生物炭。物理(如球磨)和化學(xué)(如堿/酸處理)處理可使生物炭獲得更大的表面積、更多的孔隙和活性表面基團(tuán)，從而增強(qiáng)鎳的固定。文章還綜述了生物炭在鎳污染修復(fù)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，提出了未來(lái)的研究方向，并討論了對(duì)環(huán)境部門(mén)和決策者的啟示。研究成果以“Nickel in soil and water: Sources, biogeochemistry, and remediationusing biochar”（2）為題發(fā)表在國(guó)際著名刊物Journal of Hazardous Materials（2020 IF=10.58）上。
研究成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金外國(guó)青年學(xué)者研究基金項(xiàng)目（42050410315）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41877085, 41877088）、浙江農(nóng)林大學(xué)研究發(fā)展基金（2018FR005, 2018FR006）、亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目以及浙江省博士后基金項(xiàng)目（20120200001）的資助。
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（環(huán)資學(xué)院 唐榮貴）
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