重金属污染对人类健康构成了严重威胁，且随着时间推移，其影响范围日益扩大。在某些情况下，重金属污染还会与氟污染相伴随，进一步增加环境修复的复杂度。特别在浙中地区的萤石矿脉上，水体及土壤氟含量背景值较高，重金属及氟污染环境的修复尤显重要。
近日，理学院陈寒松负责的生态环境污染与修复课题组围绕重金属及氟污染修复的生物质炭材料开发及其应用机制取得重要进展，研究成果分别在国际期刊Separation And Purification Technology（一区TOP，IF：8.6）和Environmental Technology & Innovation（二区TOP，IF：7.1）上发表。
图1 WTR-BC结合氟和铅的机理示意图（Ning et al., 2024）
课题组通过共热解水处理残渣和秸秆制备了一种新型生物炭（WTR-BC）。WTR-BC展示了对铅和氟的强大吸附能力，尤其是对氟的去除能力显著高于同类材料。此外，利用同步辐射等先进技术深入探讨了吸附机制，发现铅和氟主要在WTR-BC表面形成Fe-O-Pb、C-O-Pb-O-C和Al-F等结构而被固定。WTR-BC的成功开发不仅为无机复合污染环境的治理提供了新的解决方案，也为修复新材料的开发提供了宝贵的理论支持。该研究成果以Effective removal of fluoride and lead ions from aqueous solutions using water treatment residue and rice straw co-pyrolysis biochar composites为题发表于Environmental Technology & Innovation期刊。
由于生物质炭在应用中会与微生物相互作用，影响其对污染物的修复效果。课题组进一步研究了生物质炭与野生重金属抗性菌复合体（BC-TJ6）对重金属的界面反应过程，发现两者复合过程产生了新的结合点位从而提高了复合体对Pb的结合能力，明确抗性菌组分在复合体的界面反应过程中发挥了主导性作用，为重金属污染的微生物修复技术应用提供了科学指导。该研究成果以Insight into adsorption of Pb(II) with wild resistant bacteria TJ6 immobilized on biochar composite: Roles of bacterial cell and biochar为题发表于Separation and Purification Technology期刊。
图2生物质炭与重金属抗性菌结合前后的形态特征（Wang et al., 2024）
研究生宁锴及王迪分别为上述论文第一作者，陈寒松副教授为通讯作者，浙江师范大学金沙9570登录入口为第一完成单位。该研究得到浙江省自然科学基金和金华市重点科技项目的共同资助。