镉（Cd）是一种高毒性的重金属，通过工业过程（如电池制造、颜料生产和稳定剂使用）以及农业活动（如施肥、灌溉和大气沉降）进入水生和陆地生态系统[1]。近年来，工业和农业的快速发展加剧了土壤和水体系统的镉污染[1,2]。全球约有2.35亿公顷的农业用地受到镉污染，其中中国就有278万公顷[3]。由于镉的致畸性、致癌性和高迁移性，它容易被植物吸收，并通过食物链在人体内积累，导致肾功能障碍、骨骼损伤和其他严重的健康风险[4]。小白菜（Brassica rapa subsp. chinensis）是一种广泛食用的叶类蔬菜，因其高营养价值和必需矿物质而在人类饮食中占有重要地位[5]。然而，叶类蔬菜在其可食用组织中优先积累镉，长期食用受镉污染的小白菜可能会显著增加镉的暴露风险[6,7]。
目前去除镉的技术包括电渗析、膜分离、离子交换和吸附[8,9]。在这些方法中，吸附作为一种经济高效且环境可持续的重金属修复方法受到了广泛关注。天然矿物、工业副产品和农业废弃物已被广泛研究作为有效的重金属吸附剂[10,11]。例如，李等人[12]使用微波辅助碱熔融-水热法合成了沸石，实现了最大86.96 mg·g^−1的镉吸附容量。其他吸附剂，如活性炭、活性炭纤维和农业废弃物也被用于吸附和去除Cd^2+ [13,14]。然而，这些吸附剂往往受到高生产成本的限制，在实际的水或土壤修复应用中实用性有限。
煤基腐殖酸残渣是工业腐殖酸提取的副产品，富含煤基腐殖质。腐殖质具有丰富的含氧官能团（如羧基和酚羟基）和芳香结构[15],[16],[17]。由于在腐殖酸生产中广泛使用碱性和酸性提取技术，煤基腐殖酸残渣通常具有较高的pH值和较低的营养价值，导致其经常被丢弃，关于其后续利用的研究也很少[18,19]。值得注意的是，腐殖质占总腐殖物质的约70%，其官能团组成与腐殖酸相似，显示出其在重金属修复方面的巨大潜力[20]。
虽然腐殖质在化学性质上比腐殖酸更惰性，但其固有的不溶性使其在环境修复、土壤改良和材料科学应用中具有特别的前景。这一特性为煤基腐殖酸废渣的增值提供了新的途径[21]。先前的研究表明，煤基腐殖质中的含氧官能团能够与金属离子形成复合物或聚集体，从而促进污染物的去除或固定。这些官能团在调节土壤中重金属的积累、转化、迁移和生物可利用性方面起着关键作用。然而，煤基腐殖质的高分子量和复杂的结构，以及不同来源（如褐煤、风化煤和煤炭化工残渣）之间的化学成分差异，使得其吸附能力和重金属钝化效率的标准化变得复杂。此外，需要系统性的表征方法来阐明官能团的分布和相互作用机制。
因此，本研究聚焦于来自不同来源的煤基腐殖质，结合了批次吸附实验和盆栽试验，并采用了先进的表征技术（SEM/EDS、BET、Zeta电位、FTIR、^13C-CPMAS-NMR、XPS和XRD）以及模型拟合分析，旨在对土壤-植物-水界面处的镉吸附、解吸和形态转化进行多层次评估。通过整合煤基腐殖质的内在结构特征和外部土壤环境因素，本研究全面阐明了多源煤基腐殖质在镉钝化和稳定中的作用机制。具体目标如下：（1）分析不同来源煤基腐殖质的表面形态、化学组成和官能团含量；（2）研究在不同外部参数（包括初始浓度、pH值、温度和反应时间）下Cd^2+的吸附行为，并建立吸附等温线和动力学模型以阐明吸附机制；（3）评估煤基腐殖质对小白菜生长和镉积累的影响，并阐明其在土壤镉钝化中的作用。这项工作不仅旨在实现煤基固体废物的增值，推进“通过废物利用进行污染控制”的理念，还旨在提高受污染农业土壤中镉的钝化效果，促进其安全再利用。
