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农田土壤铅镉污染已成为威胁生态安全和人类健康的全球性环境问题之一。土壤淋洗技术因其效率高、周期短等特点而被广泛用于场地土壤重金属污染修复,但鲜见报道其应用于快速修复农田土壤。本文结合地理信息系统和地统计学技术调查评价川西平原某铅酸蓄电池厂附近农田地块微尺度下的土壤理化性质、铅镉污染程度及微生物群落的空间变异特征;选择污染严重的水田和旱地两个代表性地块,探究传统螯合剂EDTA和可降解螯合剂包括聚环氧琥珀酸(PESA)、乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)、膦酸基羧酸共聚物(POCA)去除铅镉的淋洗效率;探讨土壤矿物组成及伴随离子对铅镉解吸-吸附过程的影响机制;综合土壤物理化学性质、淋洗前后重金属含量变化和微生物群落演变特征,采用内梅罗综合指数、改进的污染安全指数和潜在生态风险指数综合评估淋洗过程对土壤潜在生态风险的影响,以期为农田土壤重金属淋洗修复技术提供理论依据。主要研究结果如下:(1)研究区水田和旱地土壤p H分别为5.98和7.12;除速效磷含量为中等外,其余土壤养分指标达到高或极高。水田Pb和Cd总量分别为815.45mg kg-1和1.35mg kg-1,旱地Pb和Cd总量分别为834.48mg kg-1和2.27mg kg-1,均属重度污染。水田和旱地土壤理化性质和重金属空间变异明显。其中,土壤Pb和Cd总量及水溶态、HCl和DTPA浸提态含量总体上高值区位于邻近厂区的地块北部边缘,并逐渐向东、南、西三个方向递减。三种风险指数评价结果均表明,靠近厂区土壤铅镉属于高或极高污染,且它们的HCl和DTPA提取态评价结果潜在生态风险均属高水平。(2)土壤铅镉污染显著影响水田和旱地土壤细菌和真菌多样性和群落组成。与未污染土壤相比,它显著降低水田土壤细菌Sobs和Chao指数,却增大了真菌的这两种指数。水田污染土壤细菌和真菌Shannon和Shannon-even指数均低于未污染土壤;而旱地污染土壤细菌和真菌Sobs、Chao和Shannon指数却高于未污染土壤。这4种微生物多样性指数均具有明显的空间变异特征且受土地利用方式影响显著。土壤细菌的多样性指数与土壤p H显著正相关(P<0.05),与其余土壤理化性质显著负相关(P<0.05),与土壤重金属全量和有效态含量关系不明显(P>0.05);而真菌的这些指数与土壤理化性质关系不显著(P>0.05),但Sobs和Chao指数与土壤重金属含量呈显著正相关(P<0.05)。Actinobacteriota、Bacteroidota、Elusimicrobiota等是耐受细菌门,Ascomycota、Olpidiomycota、Basidiobolomycota为耐受真菌门。敏感细菌门Gemmatimonadota、Nitrospirota、Latescibacterota和敏感真菌门Basidiomycota、Mortierellomycota、unclassified_k__Fungi可以作为土壤重金属污染的指示生物。(3)3种可降解螯合剂淋洗可有效去除土壤铅镉。当淋洗液浓度≤0.08 mol L-1时,去除率随浓度的升高而增加,随后则变化不显著(P>0.05)。三者淋洗效率随淋洗液p H的升高呈现不同的变化趋势。随反应时间的延长,4种试剂淋洗去除率均呈现对数增长趋势。它们对两类土壤铅、镉的最高淋洗效率分别为50%-95%和30%-82%,其中PESA和EDTA对铅镉去除效率高达85%-95%。由于具有灵活的C-O-C乙醚氧键,PESA表现出较好的铅镉去除能力。(4)水田和旱地土壤矿物组成及伴随离子显著影响Pb2+和Cd2+去除。对应分析表明,0-5 min为快速反应阶段,该阶段水田土壤Ca2+和Mg2+,旱地土壤还包括PO43-以符合Elovich模型的方式同源释放到溶液中,影响Pb2+和Cd2+的解吸;慢速反应阶段包括离子释放速率减缓(5-20 min)和反应平衡阶段(20-240 min),该阶段Fe3+、Mn2+、Al3+和Si4+等离子以符合粒间扩散模型的方式主导Pb2+和Cd2+释放。综合土壤矿物学、胶体表面化学、化学动力学原理构建的非均相三阶段反应模型(HPTS模型)较好地解释了淋洗过程中土壤矿物组成及伴随离子对重金属解离-吸附的影响机制。(5)4种试剂淋洗均不同程度降低1-2 mm和0.25-1 mm粒径土壤颗粒,显著增加0.054-0.25 mm和<0.054 mm土壤颗粒。它们淋洗水田和旱地土壤,p H升高0.02-0.39个单位;土壤氮和钾全量及有效量分别减少6.7%-35.2%和8.7%-40.8%。淋洗过程显著降低了铅镉可交换态、碳酸盐结合态和有机结合态的含量,且EDTA和PESA一定程度去除了残渣态含量。三种风险指数评价结果表明,4种淋洗剂均不同程度地降低了土壤铅镉的潜在生态风险。改进后的两种污染指数适用于评估淋洗对土壤重金属污染风险的影响。经1次淋洗,PESA可使水田和旱地从原来的极高风险分别降为低风险和中等风险。(6)水田和旱地细菌优势门Actinobacteriota、Chloroflexi和Proteobacteria等受淋洗剂影响较小,表明其耐性较强;水田土壤具有中等丰度且参与土壤氮硫循环的Desulfobacterota和Nitrospirota受淋洗剂影响较小,但它们在旱地土壤中经PESA和EDTMPS淋洗后显著增加83.7%-129.2%;而丰度较小的TA06、WPS-2、Zixibacteria等细菌门受试剂淋洗影响较明显。PESA和POCA优势体现在其对水田和旱地土壤具有分解有机质功能或增强植物抗逆性的真菌优势门Ascomycota、Basidiomycota和Mortierellomycota影响相对较小;以及PESA淋洗后水田土壤植物致病菌Olpidiomycota降低75%。但是,淋洗剂弊端体现在土壤及淡水病原体芽枝霉菌门Blastocladiomycota经4种试剂淋洗后均有所增加。