土壤重金属污染已经成为当今全球面临的严重环境问题之一。与其它传统污染土壤修复技术相比,土壤淋洗是一种高效、快速去除土壤重金属的修复技术。为了绿色和有效地去除土壤中重金属,本研究基于野荞麦(Fagopyrum esculentum)、透茎冷水花(Pilea pumila)和异药花(Fordiophyton faberi)三种植物材料,研究其水提取物在不同影响因素(淋洗剂浓度、pH和反应时间)对污染土壤铅、锌和镉的淋洗效率的影响,对比分析淋洗前后土壤重金属的形态和基础养分的变化特征,结合红外光谱和扫描电镜等技术揭示植物淋洗去除土壤重金属的机理。主要研究结果分述如下:(1)相同淋洗参数条件下,透茎冷水花的水提取物对重金属的淋洗效率优于野荞麦和异药花。这是由于透茎冷水花浸提液中包含了更多可以有效作用于重金属的活性基团如磷酸羟基、氨基、羧基和羰基等。(2)淋洗剂的浓度、pH和淋洗时间在控制范围内均能显著的影响重金属的去除效率。本试验中50 gL-1是资源最为合理利用的淋洗浓度,该浓度下的透茎冷水花淋洗剂可以去除矿区土壤中的6.93%铅、33.98%锌、38.99%镉和农田土壤中的6.97%铅、23.93%锌、57.79%镉。pH可直接影响土壤重金属的活性,因而是淋洗土壤重金属的一个关键控制因素。考虑酸性淋洗对土壤后续的影响,本研究结合供试土壤的缓冲性和植物淋洗试剂的特殊性,以及对铅、锌和镉的去除效率,淋洗剂的pH为3是较为合理的选择。针对单一的土壤铅的去除,淋洗的时间越短淋洗效果越好。对于本供试的金属复合污染土壤,需要综合考虑到三种重金属的整体去除效果,淋洗时间为120min是最合适的选择。(3)三种重金属在土壤中的形态分布比例各有不同。可交换态镉和碳酸盐结合态镉分别占矿区土壤和农田土壤总镉含量的62%和55%;供试土壤中的铅以碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态为主;而锌以残渣态的比例较高。经一次淋洗后,各种形态镉含量均有不同程度减少。经过两次淋洗后,残渣态铅所占百分比明显增加,使得铅在土壤中趋于稳定状态。矿区土壤和农田土壤中残渣态锌的比例显也著上升,最高分别为51.84%和34.26%,而碳酸盐结合态锌明显降低,最低分别为11.83%和 29.90%。(4)植物淋洗剂淋洗土壤重金属的机理由物理和化学两个机理相结合而成的。物理机理是利用水动力打破原土壤的结构体,由外到内层层深入到土壤内部的原生矿物体中,同时由内向外伴随土壤原生矿物的再分解转化。化学机理是植物淋洗剂中的这些机无机酸根离子、烃类、脂类、酚类等有效物质在随着对土壤的物理解剖过程中,与土壤中的重金属发生离子交换、氧化还原、解析吸附、螯合等化学反应。将重金属转移溶解到液体中,最终淋洗出土体。(5)植物淋洗试剂对土壤养分的破坏较小,而且残留于土壤中的植物淋洗剂是天然的物质,可以逐渐分解补充因淋洗损失的部分养分元素或者微量元素。植物淋洗后的土壤中有机碳、全氮、速效氮和全钾含量均有所增加。矿区土壤和农田土壤有机碳最大分别提高了 20.82%和19.22%,全氮增加了 21.20%和17.89%,速效磷增加了 17.15%和13.99%。植物淋洗后的土壤速效钾含量虽然都呈现不同程度的降低,但损失量低于EDTA淋洗,最多可少损失17.65 mg·kg-1(矿区土壤)和8.32mg·kg-1(农田土壤)。这些增加量大多数来源于植物淋洗剂的残留体。(6)土壤中高浓度重金属的含量明显抑制种子的发芽率,以及根、茎的伸长与生长。因此矿区土壤的各种生物生长指标显著低于农田土壤(p<0.05)。淋洗虽然降低了土壤重金属含量,但是同时改变了土壤整体的结构体和降低了土壤pH,因此发芽率低于淋洗前,且株苗的根长、茎长和生物量并无显著变化(p>0.05)。