小麦麦わらバイオチャーで修正された赤い水田土壌のカドミウム輸送

カドミウム（CD）は土壌から地下水に浸出し、動物や人間の健康に悪影響を与える可能性があります。以前の研究では、水飽和砂柱のCD輸送のプロセスを研究していましたが、土壌中のCD輸送に関する文献は希少です。この実験の目的は、土壌カラムでのCDの輸送と、土壌中のCDの可動性と分布に対するバイオ炭の散布速度の影響を調査することでした。赤い水田土壌は、中国南部の湖南省のチャンシャ郡の水田から収集されました。CD2+の吸着等温線と、ここではA0、A10、A20、A30、A30、およびA40と参照されている異なるバイオチャー散布速度処理（0、0.5、1、1.5、および2％）でのその移動度を研究するために、バッチ収着とカラムの実験を実施しました。IN排水サンプルおよび消化溶液のCD濃度は、誘導結合血漿光学放出分光計（ICP-OES、Thermo Fisher Scientific、USA）によって測定されました。列実験を終えた後、カラムを5層（1 cmセグメント）に分析しました。土壌中のCD画分は、欧州共同体参照局（BCR）によって実行されました。治療中のCD収着の量は、A40> A30> A20> A10> A0> A0の順に減少し、Langmuirモデルは、フロンドリッヒモデルよりもバイオ炭が改善された土壌でのCD2+吸着を研究するのに適していました。ブレークスルー曲線は、バイオ炭の散布速度の増加が初期のブレークスルー時間を増加させたのに対し、細孔水速度と分散係数はA0処理よりもA40処理でそれぞれ81.0および99.8％低いことを示しました。バイオ炭の散布速度の増加はpHを高めましたが、ほとんどの排水量で酸化還元電位（EH）を減少させました。A0と比較して、A40治療では土壌柱に保持されているCDの濃度が86.6％増加しました。しかし、BCRの連続抽出により、A40処理でのバイオチャーの添加は酸可溶性画分を増加させたが、還元可能な画分を減少させることが示されました。A40処理では、0-1 cmの土壌層と比較して、1-2、2-3-、3-4-、および4-5 cmの土壌層の相対CD濃度（N/NI）は、それぞれ5.4、10.9、14.3、および21.9％増加しました。A40処理におけるバイオチャーの適用は、土壌中のCD輸送を遅らせるための強力な能力を示しましたが、土壌中のCDの潜在的な移動度を考慮する必要があります。

Cadmium (Cd) can be leached from soil into the groundwater and exhibit its adverse effect on the health of animals and humans. While previous studies have studied the process of Cd transport in water-saturated sand columns, literature regarding Cd transport in soil is scarce. The aim of this experiment was to investigate the transport of Cd in soil columns and biochar application rate effects on the mobility and distribution of Cd in soil. The red paddy soil was collected from the paddy of Changsha County, Hunan Province in southern China. Batch sorption and column experiments were conducted to study the adsorption isotherms of Cd2+ and its mobility at different biochar application rate treatments (0, 0.5, 1, 1.5, and 2%) referenced here as A0, A10, A20, A30, and A40, respectively. The Cd concentration of in effluent samples and digestion solutions was measured by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES, Thermo Fisher Scientific, USA). After finishing the column experiment, columns were dissected into five layers (1-cm segments), the Cd fractions in soil were performed by the European Community Bureau of Reference (BCR). The amount of Cd sorption among treatments decreased in the order of A40 > A30 > A20 > A10 > A0, and the Langmuir model was more suitable to study the Cd2+ adsorption on biochar-amended soil than Freundlich model. Breakthrough curves showed that increasing biochar application rate increased the initial breakthrough time, whereas the pore-water velocity and dispersion coefficient were 81.0 and 99.8% lower in the A40 treatments than in the A0 treatments, respectively. Increasing biochar application rate enhanced the pH but reduced redox potential (Eh) in the most of effluents. Compared with A0, the concentration of Cd retained in soil columns increased by 86.6% in the A40 treatments. However, BCR sequential extractions showed that biochar addition in A40 treatments increased the acid soluble fraction but reduced the reducible fraction. In A40 treatments, compared with the 0-1-cm soil layer, the relative Cd concentration (N/Ni) in the 1-2-, 2-3-, 3-4-, and 4-5-cm soil layers increased by 5.4, 10.9, 14.3, and 21.9%, respectively. Biochar application in A40 treatments showed strong capacity for retarding Cd transport in soil, while the potential mobility of Cd in soil should be considered.