As(V)-contaminated soil is a serious global environmental issue and As(V) immobilization is still a challenge. This study synthesizes and applies a high-performance biochar-supported nanoscale goethite (nGBC) to immobilize As(V) in soil, elucidating the interfacial mechanisms through various characterization methods and density functional theory calculations. nGBC was successfully synthesized at 600 °C for 2 h using 0.6 mol/L Fe3+, achieving a maximum adsorption capacity of 110.28 mg/g As(V). When the As(V) concentration in soil of 50 mg/g, the leaching As(V) concentration decreases to 0.0004 mg/L after 28 d remediation, which is lower than Class I groundwater quality limit. During the remediation, As(V) replaces hydroxyl groups on goethite, and forms stable bidentate binuclear complexes with surface iron. Consequently, nGBC transformed organic, carbonate, and exchangeable fractions into a more stable residue fraction. This study offers an effective material for stabilizing As(V)-contaminated soils and introduces a novel strategy for investigating the interfacial remediation mechanisms of heavy metal-contaminated soils.

中文翻译：

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界面吸附促进了使用生物炭负载的纳米级针铁矿将砷酸盐固定在土壤中


受 As（V） 污染的土壤是一个严重的全球环境问题，As（V） 固定仍然是一个挑战。本研究合成并应用了一种高性能生物炭负载的纳米针铁矿 （nGBC） 将 As（V） 固定在土壤中，通过各种表征方法和密度泛函理论计算阐明了界面机制。使用 0.6 mol/L Fe3+ 在 600 °C 下成功合成 nGBC 2 h，最大吸附容量为 110.28 mg/g As（V）。当土壤中 As（V） 浓度为 50 mg/g 时，28 d 修复后浸出 As（V） 浓度降至 0.0004 mg/L，低于 I 类地下水水质限值。在修复过程中，As（V） 取代针铁矿上的羟基，并与表面铁形成稳定的双齿双核络合物。因此，nGBC 将有机、碳酸盐和可交换馏分转化为更稳定的残留馏分。本研究为稳定 As（V） 污染土壤提供了一种有效的材料，并引入了一种研究重金属污染土壤界面修复机制的新策略。