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铊（TI）是一种分布较广、毒性极高的有害重金属，可通过土壤污染沿食物链来威胁人类健康。利用生物炭修复农业土壤重金属污染具有巨大应用前景。目前如何利用生物炭来修复农业土壤铊污染的研究报道还很少，特别是生物炭改良土壤较长时间后对铊污染的吸附钝化效果较为匮乏。因此需要进行相关研究来开发有效的生物炭修复技术，促进农业土壤铊污染的高效修复，促进农产品产地环境及其品质的保障。本文在先前学者研究的基础上，选用生物质资源较为丰富的竹源生物炭对柚子果园土壤进行改良一年，进而考察土壤、生物炭、生物炭改良土壤对土壤的吸附钝化效果，并探究生物炭对柚子果园土壤铊污染的吸附钝化机制。

生物质炭施用在镉污染的溶液或土壤时，钝化并固持镉，在此过程中，同时释放植物需要的营养元素。本研究通过240天的室内实验，在含镉溶液和被镉污染的水稻土中施用生物质炭(以重量计分别为0、5和15%)后的这两种现象进行了定量研究。在这两个实验之后，使用连续萃取和同步加速器基X射线吸收光谱(XAS)结合的方法分析了固相中的元素形态。生物质炭的施用量为15%与5%相比，显著降低溶液中镉、锌浓度，甚至在检出限以下，而植物养分(Ca、Mg)含量提高了290%，溶液pH值显著升高。将生物质炭施用在镉污染水稻土中，观察到类似的结果，表明这种生物质炭具有固定重金属的能力，同时向土壤溶液中释放一定量的植物营养元素。营养元素的释放随时间变化呈显著正相关，生物质炭施用量、pH值和重金属的吸收呈负相关。pH值在~ 7以上或以下时，重金属的固定主要是通过有机官能团的结合吸附或矿物吸附沉淀的形式。为了证明这一论点，又做了重金属形态的连续提取的以及之前观察到镉或锌的同步辐射结果，表明生物质炭的施用促进了层状双氢氧化物的形成，锌以(氧化)氢氧化物或者有机态的形式吸附、结合在生物质炭上。生物质炭作为一种多功能的污染修复材料，在吸收镉和释放植物营养元素方面发挥着重要作用。这些结果表明，生物质炭对改善受重金属污染的农业生态系统的环境质量是一个“双赢”的结果。

为了进一步提高生物炭对土壤中镉的钝化效果，近年来，学者们尝试在生物炭原料中添加各类化学试剂制备新型碳材料，优化生物炭的性能。但学者们主要把改性生物炭吸附效果的提高归因于生物炭表面含氧官能团种类的变化以及生物炭比表面积变化。本文在其他学者研究的基础上，制备了不同工况条件下的新型生物炭材料，并将其应用于镉污染土壤的修复，通过生物炭在溶液中的吸附实验和土壤中的钝化修复实验，研究生物炭对污染环境中镉的吸附效果，并探索新型生物炭钝化土壤镉的相关机制。

土壤团聚体的形成和稳定性对土壤的结构性具有十分重要的作用，它不仅影响土壤的物理特性（如孔隙度、温度等），还影响有机质的微生物分解过程以及植物养分的利用率等。然而，目前生物炭对土壤团聚体的影响尚无定论。本研究猜测研究结果的不一致性与不同研究者采用的生物炭类型和实验进行时间不同有关。因此，率先分析了不同类型生物炭添加入土壤不同时间后，土壤团聚体的粒径分布和平均重量直径（MWD）变化趋势，并阐明了潜在机制。

美国需要恢复数千个废弃矿区（AML）才能减少风蚀和水蚀，继续给野生动物提供饲料，为溪流遮荫，提高土壤生产力。通常，利用木质生物质制备的生物炭可以改善土壤质量，恢复AMLs土壤生产力。回收这种“废弃物”用以生产生物炭将减少野火风险、燃烧造成的空气污染以及燃烧木材释放的微粒。生物炭具有改善水质、结合重金属或降低有毒化学物质浓度的潜力，同时改善土壤健康，建立可持续的植物覆盖层，从而防止土壤侵蚀、淋洗或其他非预期的负面环境影响。使用森林废弃物制造生物炭还有助于减少木质生物量，恢复森林健康的能力。本文强调了人们关注的生物炭赋存的的有机和无机污染物的各种问题，以及其将如何影响生物炭的有效性，并为生物炭单独使用或者与其他修复剂联合使用技术修复AMLs提供有效依据。本文介绍了几个启动AML生物炭修复案例以评估短期和长期的地上和地下生态系统响应的例子。

近二十年来，生物炭作为一种低成本、可持续、有益的材料，在农业、环境和能源等领域得到了广泛的应用。为了及时阐明生物炭领域的研究现状和未来发展趋势，本文利用CiteSpace系统分析了2019年在Web of Science core collection中检索到的相关文献。基于关键词聚类分析，发现“生物炭生产”、“有机污染物去除”、“重金属固定化技术”、“生物修复”是目前生物炭研究的主要热点。“生物修复”是一个新兴的课题，因其对污染物去除具有高效、环境友好的特性而受到广泛关注。提高生物炭的植物修复效果、固定功能性微生物是生物炭辅助生物修复的常用方法。虽然对于“土壤质量与植物生长”和“生物炭与全球气候变化”的研究减少，但对于生物炭对土壤生物区系和反刍动物毒性的研究持续增加。绿色废弃物(主要是微藻)直接热解和催化热解用于制备生物燃料(生物油、生物柴油、合成气等)和生产生物炭的研究正在增多。将城市垃圾(如污泥、落叶)热解转化为生物炭是一种较好的城市垃圾处理方法，近年来已成为热门话题。此外，由这些城市垃圾产生的生物炭在去除废水和土壤污染物方面表现出优异的性能。本综述有助于确定生物炭研究和应用的未来方向。