2020年6月27日，国际水环境领域顶级期刊《Water Research》在线刊发了我院绿色环境修复团队最新研究成果（Contrasting abiotic As(III) immobilization by undissolved and dissolved fractions of biochar in Ca²⁺-rich groundwater under anoxic conditions）。华中科技大学环境科学与工程学院为论文第一署名单位，钟德来博士为论文的第一作者，王琳玲副教授为论文唯一通讯作者。《Water Research》作为环境科学与生态领域的顶级国际期刊，2020年公布的最新影响因子为9.13。该论文的发表将为促进我校环境科学与生态学ESI优势学科的稳步前进做出贡献。

人工黑炭（生物炭）可通过地下水/土壤原位修复等多种途径进入地下水环境并参与地球化学环境过程，进而潜在影响周围环境中共存污染物如As的迁移与转化行为。本研究深入考察了还原性生物炭的非可溶性组分（reductively undissolved biochar，rUBC）和可溶性组分（reductively dissolved biochar，rDBC）在模拟的碱性（pH 11.5）无氧的含Ca²⁺（或无Ca²⁺）地下水条件下对As(III)的迁移与转化的影响。研究结果表明，尽管单独的生物炭组分（即rUBC和rDBC）或Ca²⁺均对As(III)无表观固定作用，但是rUBC/Ca²⁺和rDBC/Ca²⁺共存体系分别协同固定73.1%和89.6%的As(III)。进一步的液固两相形态分级并结合多种光谱学表征结果揭示了，在rUBC/Ca²⁺/As(III)体系中，rUBC表面残留的氧化还原活性基团（如persistent free radicals和醌基C=O）能将As(III)完全氧化成As(V)，进而与吸附于rUBC表面的Ca²⁺发生沉淀反应而实现As(III)表观固定。相比之下，在rDBC/Ca²⁺/As(III)体系中，rDBC诱导溶液中离子态Ca²⁺高度富集于原位新生的固相絮体上，进而直接与绝大多数As(III)以及少许新生的As(V)通过rDBC-Ca-As三重络合形式发生沉淀反应促进As(III)表观固定。结合Ca²⁺抑制As(III)氧化现象和FTIR光谱结果，我们进一步阐明了rDBC-Ca-As三重络合物是由于rDBC表面的含氧官能团与As阴离子通过Ca²⁺桥接作用而形成。与此同时，rDBC-Ca絮体在原位形成过程中也可物理性捕获少许As(III)和新生的As(V)进而聚沉。此外，我们进一步研究表明，增加Ca²⁺浓度（0–100 mM）和升高环境pH（10–12.5）均可有效增加rUBC/Ca²⁺/As(III)和rDBC/Ca²⁺/As(III)体系中As(III)的表观固定能力。本研究补充并加深了人们对生物炭在富钙地区的地下水环境中诱导As(III)的固定与转化行为的认识与理解。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116106

绿色环境修复团队长期致力于污水处理与资源化、污染土壤修复及固废处置技术等研究，在多项国家863、科技支撑计划、自然科学基金、国际基金及企业合作项目的支持下开展了一系列技术研究。相关成果获得省部级科技奖励九项，获授权发明专利五十余项，在国内外发表期刊论文两百五十余篇，参与编写了国内外专著3部，积累了丰富的技术研发和工程实践经验，具备环境修复技术研发、智能制造和工程实践能力。