自上世纪80年代改革开放以来,不管是在经济还是在其他领域,我国都取得了很大的成就。然而,经济发展并非百无一害,它就像一把双刃剑对我国各个方面发挥着重要的作用和影响力。在经济发展的同时,也出现了很多不好的现象和结果,而最显而易见的就是经济发展所付出的环境代价。尤其是近些年来,我国经济的发展,工业化和城镇化的步伐越来越快,而相对应的各种坏境污染问题也愈发的突出。就日常生活中常见的环境问题而言,首当其冲的便是各种污染现象,比如:水污染,大气污染,固体废物污染,土壤污染等等。而在这些较为常见的环境污染问题中,土壤重金属污染由于其污染面大,难治理,耗时长等原因,从始至终都是困扰科研人员的难题,而且在部分区域有愈发严重的趋势。就其治理难度和治理成本而言,土壤里金属污染已经成为环境污染的顽疾。在我国,土壤重金属污染比较典型的就包括土壤砷污染,尤其是在我国南方水稻种植地区,水稻土砷污染问题已经成为我国所面临的一个重要环境污染问题。作为我国种植面积最广,产量最高的粮食作物,稻米也是我国通过食物途径暴露砷的重要途径,而过量暴露或者长期低剂量的砷暴露会对人体健康构成严重的危害。为了保证水稻的安全,亟需采取相应的措施对水稻砷污染进行控制。近年来,在众多控制措施中,生物炭(Biochar)以其独特的吸附特性,广泛的原料来源以及对于土壤中砷的迁移转化的影响,使得生物炭成为水稻砷污染控制的研究热点。本文重点就我国砷污染的现状、生物炭的基本特性、水稻各部位土壤砷的形态转化的影响因素进行了研究和讨论,也对今后的研究方向以及侧重点进行了展望,以期对废弃物资源化和水稻安全生产提供参考。本文研究内容所使用的生物炭原材料均来自日常生活中常见的农作物秸秆和废弃物,具体包括花生壳(peanut biochar-PNBC)、蘑菇废弃物(mushroom stalk biochar-MSBC)、稻草(rice straw biochar-RSBC)、污水淤泥(sewage sludge biochar-SSBC)、大豆秸秆(soybean stalk biochar-SBBC)在 200℃-900℃的缺氧条件下通过热解法和水解法及其他的一些限定条件在高温炭化炉中制备而成的,实验所需土壤来自湖南省郴州市郊区农村水稻田,水稻种子为甬籼446。开展实验室模拟培养实验,实验的第一阶段为研究不同原材料在不同的温度条件下制备的生物炭的各种基本理化性质,主要包括这些不同材料制备的生物炭的酸碱度(pH值)、主要元素组成、表面积、孔隙结构、电导率、吸附体积以及吸附孔径宽度。实验的第二个阶段主要是在比较了在200℃-900℃裂解温度条件下通过热解和水解法所制备的生物炭的基本理化性质之后,着重选择了几种理化性质较好的生物炭为实验用品,分析这些生物炭对种植于重金属污染土壤的水稻中砷浓度的影响,并比较这些不同种类和同种不同比例的生物炭对水稻不同部位重金属砷的吸附效果。而在实验第三阶段则主要研究不同种类和同种不同比例的生物炭对生长在受重金属污染土壤中水稻不同部位砷形态的影响,并比较不同比例的生物炭对水稻中重金属浓度和形态的影响差异,主要研究结论如下:(1)对于不同原材料和不同裂解温度条件下所制备的生物炭,虽然有很多基本理化性质差异很大,但其酸碱度(pH值)都呈碱性,且随着裂解温度升高而增大。同种原材料制备的生物炭,裂解温度越高其孔隙度越小。(2)将不同原材料制备的生物炭施加到土壤中,通过检测生长在其中的水稻不同部位的砷含量,结果表明SBBC350、SS2合RS5具有明显优于其他种类生物炭的吸附效果,这说明可以将其用做受重金属砷污染土壤的改良剂,以抑制土壤中As的污染,减少其在水稻中的生物累积。但,部分生物炭施加到土壤中后,生长在其中的水稻中砷的浓度有一部分高于对照组,这表明生物炭并不能一定减轻生长在受污染土壤中水稻各部位的砷浓度,有的反而增加。(3)水稻茎叶和根系中的砷形态主要以无机砷存在,亚砷酸盐(AsⅢ)和砷酸盐(AsⅤ)。在不同温度条件下制备的生物碳所对应的水稻茎叶样品中三价砷(AsⅢ)浓度明显高于五价砷(AsⅤ),而其他样品中五价砷(AsV)浓度和三价砷(AsⅢ)浓度则相差无几。(4)所有水稻茎叶和根系样品中,检测到的有机砷含量都非常低,且主要是二甲基砷(DMA),几乎检测不到一甲基砷(MMA)。而在不同比例的生物炭所对应的水稻根系样品中甚至没有检测到任何有机砷。