冻融是北方寒冷地区重要的气候变化过程,是影响土壤及稳定化材料性质的重要因素.本研究通过模拟冻融循环过程,考察了冻融对生物炭稳定化修复过程中镉(Cd)形态变化的影响,探讨冻融交替影响Cd形态变化的主要机理.结果 表明:在生物炭稳定化修复过程中,冻融交替16次,土壤中弱酸提取态Cd含量提高了16.07％,可还原态Cd含量提高6.67％,可氧化态Cd含量升高15.37％,残渣态含量变化不明显,总体上土壤有效态Cd含量升高,增加了Cd的生态风险.其可能原因有:一方面,冻融交替16次,未加生物炭土壤自身弱酸提取态Cd含量升高11.74％,可还原态Cd含量升高13.53％;土壤毛管孔隙度从41.72％增加到57.63％,土壤pH值略有降低,土壤溶解性有机碳的含量呈现先显著升高15.38％后降低10.17％的趋势,共同促进了土壤-Cd体系中弱酸提取态和可还原态Cd的升高;另一方面,冻融交替过程中,生物炭的孔道管状结构及完整性遭破坏,羟基-OH、烷烃C-H、芳香结构等伸缩振动峰减弱且发生偏移,碳酸盐成分减少,导致了生物炭对Cd吸附位点减少,吸附能力降低.
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