在地下水位波动的条件下，利用污泥生物炭管将六价铬固定在土壤中：性能、机制及工程应用潜力

《Molecules》：Hexavalent Chromium Immobilization in Soil by Sludge Biochar Tubules Under Fluctuating Groundwater: Performance, Mechanisms and Engineering Potential

　　

摘要

尽管生物炭已被广泛用于铬（Cr）污染土壤的修复，但其直接与土壤混合的效果受到回收率低和长期稳定性不足的限制，而地下水位波动（GTF）的作用往往被忽视。在本研究中，我们利用Fe、Mg和Al双改性的污泥生物炭（SBC）开发了一种基于生物炭管结构的策略来固定Cr，并评估了其在地下水位波动条件下的性能、机制和工程潜力。实验表明，改性显著改善了生物炭的微观结构和表面化学性质。结果显示，Fe-SBC的固定效果最佳，其次是Mg-SBC和Al-SBC。与对照组相比，Fe-SBC使Cr的释放量减少了97.66%（轻污染土壤）和71.40%（重污染土壤），同时Cr的保留量（主要集中在稳定组分中）分别增加了155.68%和257.42%；此外，通过生物炭管结构共去除了7.05%和9.05%的总Cr量。机制分析表明，Cr(VI)通过管状结构引起的优先流动进入生物炭管中，随后通过吸附、还原、络合和沉淀等协同作用被固定，其中氧化还原反应起着主导作用（占67.37–98.87%）。此外，还评估了生物炭的环境风险、应用成本和前景。本研究为污泥资源利用和土壤固定技术提供了新的见解。