我国农业生产中每年都产生大量的农作物秸秆等农业废弃物，虽然其中一部分通过直接还田、牲畜饲养或作为工业原料、燃料等方式得到处置，但仍有超过2亿吨的秸秆直接在田间焚烧。秸秆焚烧不仅造成资源浪费，还会污染环境，带来一系列的社会问题。另一方面，受金属矿的开采和冶炼、含重金属农药的使用、污水灌溉等人为活动的影响，水体和土壤中的重金属逐渐累积，造成严重污染，并通过食物链传递危害人类健康。　　 生物质炭是生物质在厌氧或者绝氧的条件下进行热解，生成的一种含碳丰富的固体物质。生物质炭表面含有大量可变负电荷、活性含氧官能团，能有效吸附水体中的重金属阳离子，添加生物质炭也能促进酸性土壤对重金属的吸附，但生物质炭促进土壤吸附重金属的机制目前还不完全清楚。　　 为此，本文选择花生秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和稻草四种农作物秸秆，采用厌氧热解的方法制备了相应的生物质炭，研究了这些生物质炭对可变电荷土壤的性质影响，以及生物质炭对可变电荷土壤吸附重金属的影响及其机制。本研究主要开展了以下四方面的工作:　　 (1)选择四种农作物秸秆（花生秸秆、稻草秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆），前两者分别于300℃、400℃、500℃，后两者分别于400℃温度下制备了八种相应的生物质炭，并以商品活性炭作为对比。测定了8种生物质炭和活性炭的性质，结果表明，豆科物料制备的生物质炭含碱量、官能团含量高于非豆科物料制备的生物质炭，但前者阳离子交换量和Zeta电位绝对值低于后者。随着制备温度的上升，生物质炭的含碱量增加，含氧官能团的数量下降。但所有生物质炭的合碱量、官能团数量和阳离子交换量均高于活性炭。因此，生物质炭是表面有多孔结构、含氧官能团丰富、碱性物质和大量负电荷的高效吸附剂。　　 (2)按土重的3％和5％向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭，混合培养30天后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd(Ⅱ)的影响及其与土壤表面电化学性质的关系，以阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd(Ⅱ)的机制。结果表明添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量(CEC)和土壤pH，并使土壤Zeta电位向负值方向位移。因此添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量，土壤表面对Cd(Ⅱ)的吸附亲和力增强，使3种可变电荷土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量增加，且Cd(Ⅱ)吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd(Ⅱ)的吸附等温线，且Freundlich方程拟合效果更好。Freundlich方程表征吸附容量的k也随着稻草炭添加水平增高而提高。研究表明在pH3.0-5.0范围内，稻草炭均增加土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH，促进Cd(Ⅱ)的吸附，因为Cd(Ⅱ)的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明，添加稻草炭处理Cd(Ⅱ)的解吸量高于对照处理，说明生物质炭提高了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量。　　 (3)用相似方法研究了稻草炭对可变电荷土壤吸附Pb(Ⅱ)的影响，结果表明添加稻草炭也促进了可变电荷土壤对Pb(Ⅱ)的吸附，Pb(Ⅱ)吸附量随稻草炭添加水平的提高而增加。稻草炭可以通过静电吸附和非静电吸附两种机制促进Pb(Ⅱ)吸附，但以非静电吸附机制为主，即通过生物质炭表面的含氧官能团与Pb(Ⅱ)形成络合物，增加Pb(Ⅱ)的专性吸附量。特别是在低pH下，非静电吸附量增加更为明显。因此在酸性土壤中，加入生物质炭能增加Pb(Ⅱ)的非静电吸附，降低有效态Pb(Ⅱ)含量，使植物可利用态的Pb(Ⅱ)减少。　　 (4)研究了4种农作物秸秆制备的生物质炭对2种可变电荷土壤的性质及吸附Pb(Ⅱ)的影响，结果表明，添加生物质炭使土壤pH提高了1.04-3.00个pH单位，且对同种物料而言，不同制备温度下制备的生物质炭对土壤pH的增加幅度，随生物质炭制备温度的上升而增加;相同制备温度下，大豆秸秆炭和花生秸秆炭使土壤pH的增加幅度高于油菜秸秆炭和稻草炭。Pb(Ⅱ)吸附的实验结果表明，添加生物质炭增加了Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面的吸附量。土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量随体系pH升高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以很好地拟合添加生物质炭后2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附等温线，且Freundlich方程拟合效果更好，r值均在0.94以上。Freundlich和Langmuir方程中表征吸附容量的参数k和Qm的数据均表明，花生秸秆炭和大豆秸秆炭促进Pb(Ⅱ)吸附的效果优于稻草炭和油菜秸秆炭，400℃下制备的生物质炭促进2种土壤吸附Pb(Ⅱ)的效果优于300℃和500℃下制备的生物质炭。解吸实验结果表明，添加秸秆炭处理土壤表面吸附Pb(Ⅱ)的解吸量高于对照处理，说明生物质炭提高了土壤对Pb(Ⅱ)的静电吸附量。