近日，国家香蕉（芒果）产业技术体系土壤肥料与水分管理岗位在Scientific Reports（中科院二区，IF=4.6）发表题为“Preparation of porous biochar from fusarium wilt-infected banana straw for remediation of cadmium pollution in water bodies”的研究论文。该研究利用感染枯萎病的香蕉秸秆制成生物炭，实现了病原体的消灭和水溶液中镉的去除，为废弃香蕉秸秆的无害化和资源化利用提供了一种新途径。
镉是一种具有高度流动性的有毒有害金属，对农产品安全和人体健康产生重大危害。水是镉进入农田的主要载体，受污染的水一旦渗入土壤，镉就能通过食物链对人体健康构成威胁。因此，控制水体中Cd（II）的浓度对于缓解和修复镉污染具有至关重要的作用。
生物炭是一种Cd（II）的有效吸附剂，发达的孔隙结构是其能够实现Cd（II）吸附的重要基础。研究表明，生物炭的孔隙发育与其原料中的天然元素成分（钾、钙等）息息相关。香蕉作为一种需钾量较大的植物，秸秆（茎、叶等）中含有的大量钾元素使其具有制备多孔生物炭用于镉污染治理的潜力。然而，香蕉枯萎病已经成为威胁全球香蕉产业发展的头号病害，感染枯萎病已成为香蕉种植过程中的常见现象。考虑到枯萎病菌在土壤中具有极强的传染性和顽强的生命力，染病秸秆制备的生物炭中病原菌活性必须得到检测。
为此，团队首先通过培养实验测定了染病秸秆生物炭中病原菌的活性。之后，采用氢氧化钾（KOH）改性的方式进一步强化其镉吸附能力，探索KOH浓度（0.25、0.5和0.75 M）对生物炭理化性质和镉吸附特性的影响。结果表明，染病秸秆制备的生物炭中不含任何病原体。0.75 M KOH改性生物炭的比表面积和Cd（II）吸附容量与未改性生物炭相比分别提高了247.2%和46.1%，其对Cd（II）的吸附适合用拟二级动力学模型和Freundlich等温线来描述。吸附Cd（II）后，改性生物炭表面观察到了大量碳酸镉晶体。此外，含氧官能团的减弱和位移表明这些基团与Cd（II）发生了络合。综上所述，染病香蕉秸秆制备的生物炭不携带病原菌，经0.75 M KOH改性后可进一步促进其孔隙发育和增强其镉吸附能力。改性生物炭主要通过沉淀和络合作用吸附Cd（II）。
染病香蕉秸秆制备多孔生物炭用于治理水体镉污染的示意图
华南农业大学资源环境学院樊小林教授和张立丹老师为本文通讯作者，华南农业大学资源环境学院2020级博士研究生高诚祥为该论文的第一作者。研究得到国家现代农业产业技术体系(香蕉)专项基金(GARS-31-06)、国家重点研发计划项目（2023YFD2300802）以及广东省重点领域研发计划项目（2023B0202080001）的支持。
内容编辑：
地址:海南省海口市城西学院路4号（571101）
电话：0898-66986419 传真：0898-66986419 
E-mail：china_banana2008@vip.163.com