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全球气候变化加剧，增强土壤有机碳（SOC）固定对实现碳中和意义重大。研究人员合成 Fe-CTAB 改性膨润土复合材料，发现其对富里酸（FA）吸附能力显著提升，能有效增加土壤有机碳固存，提高作物生物量，为土壤碳管理提供新思路。
在全球气候变暖的大背景下，温室气体排放不断增加，其中二氧化碳（
CO2）的大量排放成为推动气候变化的重要因素。土壤作为陆地生态系统中最大的碳库，储存着约三分之二的总碳量，而农田土壤有机碳（SOC）虽仅占土壤总有机碳的约 10%，却对大气
CO2水平影响深远。哪怕 SOC 储量发生微小变化，都可能加剧全球变暖。因此，增强 SOC 固定已成为实现碳中和的关键策略。
此前研究发现，超过 50% 的土壤有机碳通过物理或化学作用与粘土矿物相关联。粘土矿物能够减少有机物矿化，进而降低CO2排放，其固定有机碳主要是通过形成有机 - 无机纳米复合材料。膨润土作为一种 2:1 型粘土矿物，主要成分是 85 - 90% 的蒙脱石，理论上具备稳定 SOC 的能力。然而，原膨润土吸附有机污染物的效果有限。为提升其吸附能力，诸多对原膨润土的改性研究不断开展。
在此情形下，国内研究人员针对提升土壤有机碳固定展开研究。他们合成了一种新型改性膨润土，即通过将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）插入原膨润土的层间，再嵌入氧化铁，制备出 Fe-CTAB 改性膨润土复合材料。研究成果发表在《Applied Clay Science》上，该研究成果对于改善土壤碳管理、助力实现碳中和目标意义重大。
研究人员采用了多种关键技术方法。利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X 射线粉末衍射（XRD）、热重分析（TGA）和 zeta 电位测量等技术，对改性膨润土的结构和理化特性进行表征。通过这些技术，能够清晰地了解改性膨润土在结构和性质上的变化。同时，开展土壤孵育实验和盆栽实验，探究改性膨润土对土壤有机碳固定的影响。
在结构和理化性质方面，研究发现改性膨润土由于 CTAB 的引入，层间距增大，表面电荷由负转正。从 SEM 图像结合 EDS 光谱分析可知，改性膨润土表面有额外的碳和铁元素，推测表面沉积物为氧化铁。FT-IR 光谱也进一步证实了原膨润土与添加剂之间的结合。
在吸附特性研究中，Fe-CTAB 改性膨润土对水溶液中富里酸（FA）的吸附容量达到 368.4mg/g，相较于原膨润土提升了 2150%。这表明改性后的膨润土对 FA 有很强的吸附能力。
土壤孵育实验结果显示，添加 FA 处理的土壤中，有机碳含量相较于添加 FA 和 Fe-CTAB 改性膨润土处理的土壤下降了 32.2%。这说明 Fe-CTAB 改性膨润土与 FA 结合能显著提高土壤有机碳的固存。盆栽实验中，这种更高的土壤有机碳固存使得作物生物量增加。
综合研究结果，Fe-CTAB 改性膨润土凭借其正表面电荷、增大的层间距和较低的热稳定性，展现出卓越的 FA 吸附能力。吸附了 FA 的 Fe-CTAB 改性膨润土，FA 的热稳定性增强，更不易被微生物和酶分解。在土壤处理中，使用 Fe-CTAB 改性膨润土的土壤具有高 SOC 含量和低碳矿化率，有效提升了土壤有机碳的固定效果，促进了作物生长。
这项研究为土壤有机碳固定提供了新的材料和方法，对于缓解全球气候变化、提高土壤肥力和促进农业可持续发展具有重要意义。它不仅为改性膨润土在土壤碳管理领域的应用开辟了新方向，也为后续相关研究提供了重要参考，有望推动更多基于改性粘土矿物的土壤改良技术的发展。
