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随着现代工农业的迅速发展,大量污染物通过各种途径进入土壤,使我国土壤污染呈日益加剧趋势。进入土壤的重金属能较长时间存留在土壤中,经作物吸收后可能会进入食物链危害人畜健康。因此,各国都在污染土壤修复领域进行了有益探索,形成了一些重金属污染土壤修复的实用技术。但常见的修复技术,无论是物理修复,化学修复,还是植物修复,甚至是微生物修复,都有一定的适用范围限制。要推动污染土壤修复技术的进一步发展,有必要对现有污染土壤修复方法进行技术参数优化、重组与综合。 本文就是针对典型重金属镉污染农田开展原位植物强化修复研究,将乳酸酯类化合物和EDTA用作土壤添加剂,促进植物吸收和降解土壤污染物,并结合本地乔木和一种经济型杨树的种植、土壤动物蚯蚓等的加入对修复效果进行了研究,初步建立针对中、低度重金属镉污染土壤强化植物修复的参数优选体系,为低度和中等程度镉污染土壤修复提供理论支持和先导技术;同时,将成本—收益的经济核算纳入考虑范围,从修复效果和经济效益方面对技术推广的可行性进行了分析。主要结果如下: 1)当金丝垂柳种植密度为4株/平方米时,其地上部对镉去除量达到4.779kg镉/公顷,对土壤中镉初始总量的去除率为1.77%。而且金丝垂柳的种植能够改变土壤中镉的纵向分布情况,在金丝垂柳根系区,即20-40cm深层土壤中,金丝垂柳处理组镉浓度相比对照组增加比例达到28.5%,残留量占土壤总残留量的12.1%,增强了通过植物吸收并收获植物地上部彻底去除土壤中镉的潜力。另外结合金丝垂柳的收获方式,生长特性,生态作用及经济价值。本研究认为,将金丝垂柳J1011用于镉污染土壤的修复具有广阔的前景。 2)当中红杨种植密度为4株/平方米时,中红杨处理组地上部对镉去除量最高达到30.44kg镉/公顷,对土壤中镉总去除率为11.3%,中红杨可以有效地去除土壤中的重金属镉,同时在地上部组织中明显的富集,在本试验生长季末,中红杨对土壤中镉的富集系数最高甚至接近10。证明了中红杨地上部可很好的富集重金属镉并且有效促进土壤中镉的去除,具有作为重金属镉积累植物的潜力。中红杨的种植同样改变了土壤中镉的纵向分布情况,而且效果比金丝垂柳还要明显。在中红杨根系区,即20-40cm深层土壤中,中红杨处理组镉浓度相比对照组增加比例达到63.8%,残留量占土壤总残留量的15.8%;同时中红杨当年扦插苗平均高3.1m,地径粗度2.3cm,地上部生物量大。本研究认为,通过收获并移除植物地上部而彻底去除土壤中的镉,中红杨效果更优于金丝垂柳。另外,通过生长季末对成本—效益进行经济核算,按照本试验中插条的方法种植中红杨,可以为当地农民带来巨大的利润,产生相当经济效益。因此,中红杨在修复重金属镉污染农田的应用中具有广阔的前景和很强的可操作性。 3) EDTA和乳酸乙酯的联合能有效促进土壤中镉浓度的降低,显著增加植物对土壤中镉的去除率,并增加植物地上部组织对镉的富集量,进一步提高镉在植物根系区的残留比重,因此EDTA和乳酸乙酯的联合可作为强化植物修复的一个元素。对于EDTA和乳酸乙酯联合使用的用量和比例的筛选,从处理效果和经济、环境友好方面综合考虑,本试验得出的最优组合比例是EDTA加入量与土壤中Cd摩尔比为2∶1,EDTA与乳酸乙酯比为1.8∶1。 4)本实验还研究了土壤动物强化植物修复的效果。结果表明,本实验所选用的本地食土蚯蚓(M.guillelmi)的加入未能影响土壤中的镉浓度,其对土壤镉生物可利用性的影响也不明显,未能促进植物对重金属污染土壤的修复。