农业环境科学学报

作者：朱致远,吴松,郭睿智,施维林,王玉军

单位：苏州科技大学环境科学与工程学院, 江苏 苏州 215009,土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 211135,土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 211135,南京信息工程大学环境科学与工程学院, 南京 210044,苏州科技大学环境科学与工程学院, 江苏 苏州 215009,土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 211135,中国科学院大学, 北京 100049

关键词：生物质炭,二氧化钛,砷,铁矿,电子穿梭,厌氧,

基金：国家自然科学基金项目（42225701，42477039）

生物质炭具有氧化还原活性，可作为电子穿梭体加速铁矿还原，从而加剧了铁矿中三价砷[As（Ⅲ）]的释放风险。本研究制备负载二氧化钛（TiO2）改性生物质炭，选用铁还原模式菌、硫酸盐还原和产甲烷富集菌液为微生物菌种模拟稻田的厌氧铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境，评估TiO2负载生物质炭在不同还原环境下吸附As（Ⅲ）的稳定性，探究其加速含As（Ⅲ）的水铁矿[As（Ⅲ）-FH]还原过程中对As（Ⅲ）释放的影响。结果表明：TiO2负载赋予了生物质炭吸附As（Ⅲ）的能力，有氧环境中，不同温度制备的TiO2负载生物质炭对As（Ⅲ）的吸附量为1.35~1.73 mg·g-1；当转化为厌氧微生物和阴离子共存的铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境时，仍然保持39.4%~70.4%的As（Ⅲ）吸附能力；砷吸附容量随着氧化还原电位的降低而减小。厌氧微生物还原As（Ⅲ）-FH培养实验结果表明：不同温度下制备的TiO2负载生物质炭依然具有电子穿梭能力，但介导亚铁生成的效率比常规生物质炭低（0.207~0.542 mmol·h-1 vs.0.301~0.918 mmol·h-1）；TiO2负载生物质炭通过吸附磷酸根，减少蓝铁矿生成量，加速菱铁矿的生成；TiO2负载可有效降低As（Ⅲ）-FH还原过程中As（Ⅲ）的释放速度和最大释放量，降低As（Ⅲ）的释放风险。研究表明，利用TiO2吸附As（Ⅲ）抗干扰能力强的特点，通过负载TiO2改性生物质炭，可在模拟的厌氧铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境中降低As（Ⅲ）的释放风险，有助于推动TiO2负载生物质炭应用于稻田砷污染修复。

来源：2026年第3期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

查看农业环境科学学报杂志2026年第3期