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我国南方,尤其是湘江流域地区,土壤砷污染问题已经越来越严重,治理农田土壤砷污染、保障稻米质量安全已成为近几年研究热点。本研究以生物炭(BC)为原料,通过浸渍法制备生物炭-铁锰氧化物复合材料(FMBC),探讨其对水环境中砷的吸附机制,在此基础上,通过吸附试验和水稻盆栽试验,研究了生物炭-铁锰氧化物复合材料对砷有效性的影响,探究生物炭-铁锰氧化物复合材料对稻田土壤调控的机制。主要研究成果如下:(1)筛选出吸附效果较好的生物炭-铁锰氧化物复合材料,初步阐明其对砷的吸附机制生物炭-铁锰氧化物复合材料具有非常大的比表面积,较大的pH和相对粗糙不规整的表面,其生物炭与铁、锰氧化物复合材料质量之比25:1:3,对砷的最大吸附量为6.25 mg ·g-1,是生物炭最大吸附量的2.2倍;其对砷的吸附机理是表面的官能团(烷基、羰基、羟基和羧基等),通过表面的络合以及离子之间的化学作用来吸附溶液中的砷;生物炭-铁锰氧化物复合材料的表面铁锰氧化物可以提供一个氧化还原体系,将砷(Ⅲ)氧化成砷(V)再进一步吸附。(2)生物炭-铁锰氧化物复合材料提高了红壤对砷的吸附性添加生物炭-铁锰氧化物复合材料,提高了红壤对砷的吸附性能。添加生物炭-铁锰氧化物的吸附效果好于生物炭,添加F1M3BC25的吸附量为0.687 g· kg-1,是添加BC最大吸附量(0.423 g · kg-1)的1.6倍。XPS结果表明,加入F1M3BC25后,土壤颗粒表面出现明显的Fe2p3/2峰与Mn2p3/2峰,增强了砷(Ⅲ)氧化作用,使其转化为更易被吸附的砷(V),进而增大土壤对砷的吸附性能。(3)生物炭-铁锰氧化物复合材料降低了砷对水稻毒害作用,并提高水稻产量与质量添加生物炭-铁锰氧化物复合材料(F1M3BC25)促进了水稻的生长,降低了水稻各部分的砷的含量,提高了籽粒的产量,必需氨基酸比例有增加的趋势。高、中和低三种污染水平土壤中,最佳的生物炭-铁锰氧化物复合材料添加量为土壤质量的2%,能最大程度的降低水稻各部分的砷含量。与空白对照相比,在高、中和低三种污染土壤中,2%F1MBC25使水稻籽粒的干物重分别增加了 60.3%、80.7%和46.0%,使籽粒中的砷含量分别降低了 54.7%、49.6%和34.4%,籽粒中必需氨基酸所占比例提高了 3.51%、2.54%和1.58%。F1M3BC25对高度污染的土壤砷的有效性产生的影响更大,生物炭-铁锰氧化物复合材料能够氧化土壤中的砷(Ⅲ),使砷的形态发生转化,土壤溶液中主要存在形态是砷(Ⅴ),且与空白对照相比显著降低,进而增大土壤对砷的吸附能力。水稻根表铁锰膜含量增加,减少根系对砷的吸收,降低了水稻地上部分砷的含量,对水稻籽粒吸收砷产生抑制作用。