生物炭多呈碱性,具有较大的比表面积,对重金属具有较强的吸附能力,被广泛应用于污染土壤修复。但由于生物质原料的不同,使得制备的生物炭内源重金属含量具有显著差异。这些生物炭施用于土壤后,其内源重金属在老化作用下是否会重新释放?具有怎样的潜在环境风险?目前鲜有报道。基于此,本研究以重金属污染区(九牛)和清洁区(红壤)收获的水稻秸秆制备的生物炭为研究对象。通过SEM、XRD和FTIR表征及BCR顺序提取,研究两种生物炭的表面结构和组成及内源重金属的形态分布。另外,通过干湿交替、冻融循环及模拟酸雨对生物炭进行人工加速老化处理,分析老化前后生物炭pH、Cu和Cd的TCLP浸出毒性及化学形态分布的变化,探究人工加速老化条件下,生物炭内源重金属的稳定性。最后,将生物炭以2%、5%和10%比例施入清洁土壤中,将土样进行模拟酸雨老化,探究生物炭在土壤中长期应用的环境风险。主要研究结果如下:1)九牛生物炭中Cu、Cd的总量分别为119.99、3.83 mg/kg,显著高于红壤生物炭(19.50、0.96 mg/kg)。尽管九牛生物炭中酸溶态Cu和酸溶态Cd的含量显著高于红壤生物炭,但形态占比上,九牛生物炭中Cu、Cd主要为相对稳定的可氧化态和残渣态,二者占比分别为80.3%、76.7%,高于红壤生物炭(二者占比分别为53.2%、48.0%)。动力学及累积释放试验表明,两种生物炭中的部分Cu、Cd可在短时间内迅速释放而后逐渐平稳并有上升趋势,修正的Elovich方程可较好的拟合两种生物炭累积释放特征。九牛生物炭Cu、Cd释放量显著高于红壤生物炭。高固液比和低pH可有效增加两种生物炭中Cu、Cd的浸出毒性,其中,九牛生物炭在固液比为1:20和1:60下,浸出液中Cu、Cd浓度均超过GB/T14848—2017《地下水质量标准》中Ⅱ类限值。与中性环境(pH=7)相比,低pH(pH=2)使九牛生物炭增加了 10.1%的Cu释放量及42.9%的Cd释放量,使红壤生物炭增加了 25.1%的Cu释放量及75.0%的Cd释放量。2)老化后两种生物炭碱度显著下降,干湿交替、冻融循环和模拟酸雨老化分别使九牛生物炭pH下降了 0.95、1.31和0.88个单位,使红壤生物炭pH下降了 0.78、0.88和0.41个单位。经冻融循环老化的生物炭pH下降更为明显,可能是由于冻融老化对生物炭表面的氧化程度更为剧烈。除九牛生物炭Cu处理组外,模拟酸雨老化使九牛生物炭TCLP-Cd增加14.6%,使红壤生物炭TCLP-Cu、TCLP-Cd分别增加10.4%、46.4%,干湿和冻融老化的作用不显著,可能是由于模拟酸雨溶液中HNO3-H2SO4的混合氧化使生物炭的微孔壁被腐蚀、表面粗糙程度增加,物质结构被严重破坏,导致生物炭表面重金属被活化。九牛生物炭中Cu、Cd的TCLP浸出毒性显著高于红壤生物炭。3)土壤培养实验表明,10%九牛生物炭处理组在培养期间土壤溶液Cu、Cd浓度显著高于其他处理组,其中Cd浓度变化范围在5.9～39.7 μg·L-1之间,超过了 GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅳ类标准限值(6≤pH≤9,Cd≤0.01 mg/L)。酸雨老化前后,生物炭处理土壤中Cu的形态分布变化不显著,但土壤中不稳定态Cd组分在酸雨的作用下呈现从稳定态向活性态转变的趋势,且九牛处理组土壤中不稳定态Cd含量显著高于红壤处理组,表现出更高的环境风险。图[28]表[7]参[173]