随着工业的发展和化肥的大量使用,土壤重金属污染形势日趋严重,目前重金属离子污染土壤的最有效应急修复方法是利用钝化剂进行钝化修复。本研究将具有独立知识产权的全水溶性新型钝化剂---蛋白肽应用于重度镉污染土壤中,并系统研究蛋白肽对溶液中镉离子的沉淀、土壤中有效镉含量、土壤中镉形态影响以及对植物吸收镉离子等方面的效应,为蛋白肽应用于修复重金属污染土壤建立研究基础。1、蛋白肽对溶液中镉离子的沉淀效应蛋白肽所含羧基、巯基能与溶液中的镉离子沉淀结合,达到降低溶液中可溶性镉离子浓度的目的。为了初步检验蛋白肽是否有钝化土壤镉的能力,设计了不同蛋白肽浓度在不同pH下对溶液中镉离子的沉淀作用。结果表明,在pH=8.5的条件下(蛋白肽直接溶解时的pH),1%、1.5%蛋白肽分别使溶液中的镉离子浓度降低11%和14%;在pH=6的条件下(酸性土壤的pH),1%、1.5%蛋白肽分别使溶液中的镉离子浓度降低7.7%和26.3%。2、蛋白肽及其复配物对污染土壤有效镉(植物可吸收的)的影响效应由沉淀实验可知蛋白肽能够通过羧基与巯基结合来降低溶液中的镉离子浓度,利用此原理来降低污染土壤有效镉浓度,并将不同浓度的蛋白肽分别与碳酸钾、葡萄糖以及碳酸钾和葡糖糖的混合物进行组合,以达到进一步钝化沉淀土壤镉离子的目的,按照国家标准方法(GB/T23739-2009)进行测定,实验结果表明,将1%、1.5%蛋白肽分别与碳酸钾、葡萄糖以及碳酸钾和葡糖糖混合物的进行组合,并进行镉污染土壤钝化处理,在处理15天时,所有组合对土壤有效镉的降低范围在2.8%～31.2%。其中钝化效果最好的处理组是1.5%蛋白肽与1%碳酸钾组合(有效镉降低了 31.2%);在45天时,钝化效果最好的处理组仍然是1.5%蛋白肽与1%碳酸钾组合,其有效镉降低了 30%,钝化效果最差的处理组是1%蛋白肽与1%葡萄糖组合,其有效镉与对照相比反而升高了 1.7%。分析其原因是葡糖糖被土壤微生物快速利用而产生有机酸,进而导致有效镉浓度增高。3、蛋白肽及其复配物对污染土壤镉形态的影响效应蛋白肽及其复配物能够改变土壤中镉形态,进而改变土壤有效镉的含量。对于酸提态镉(可交换态,碳酸盐态和羧基结合态镉),实验结果表明,1%、1.5%蛋白肽分别与1%碳酸钾、1%葡萄糖以及碳酸钾和葡糖糖混合物的进行组合,在15天时,所有组合的酸提态镉变化在-3.3%(比对照低)～9.7%(比对照高)之间,其中1%葡萄糖与1%碳酸钾(对照之一)增加幅度最大(9.7%);在45天时,所有组合的酸提态镉变化在-1.9%～25%之间,其中仍然是1%葡萄糖与1%碳酸钾的组合增加幅度最大(25%),而1.5%蛋白肽与1%葡萄糖组合的酸提态镉减少1.9%(与空白对照相比);对于可还原态镉(铁锰氧化物结合镉),15天时,所有处理组的可还原态镉降低范围在0.5%～16.2%之间。其中1.5%蛋白肽与1%碳酸钾和葡糖糖混合物组合可使土壤的可还原态镉降幅最大(16.2%),而1.5%蛋白肽与1%葡萄糖仅使土壤的可还原态镉降低0.5%;在45天时,所有含有碳酸钾的处理组其还原态镉有所下降,其降低幅度为8.8%～13.6%;对于可氧化态镉(被有机物包埋的镉),在15天时,所有处理组的可氧化态镉降低范围在8.8%～32.5%之间,其中1.5%蛋白肽与1%碳酸钾组合能够使土壤的可氧化态镉最高降低32.5%;45天时,所有处理组的可氧化态镉降低范围在19.6%～44.7%之间,其中1.5%蛋白肽与1%碳酸钾组合使土壤的可氧化态镉降幅最大(44.7%);对于残渣态镉,在15天时,1.5%蛋白肽、1.5%蛋白肽与1%碳酸钾和葡萄糖混合物的处理组分别使残渣态镉减少了 18%和23.8%,在45天时,上述两种组合均不能使土壤残渣态镉发生改变。4、蛋白肽与复配物对植物吸收镉的影响效应在蛋白肽及其复配物对污染土壤有效镉的影响效应研究基础上,以韭菜、菠菜为试验植物,通过盆栽实验,研究蛋白肽与复配物对植物吸收镉的影响效应,结果表明,1.5%蛋白肽与1%碳酸钾组合能够大幅度减少植物对土壤镉的吸收,对于韭菜第一次收割时,该组合使韭菜中的总镉降低了 48.7%(与对照相比较),第二次收割时,该组合使韭菜中的总镉降低了 24.5%;对于菠菜,此组合使菠菜中的总镉降低了 18.9%,分析其原因是由于蛋白肽中的羧基和巯基共同结合与沉淀导致有效镉浓度降低,从而减少植物对镉离子的吸收以及蛋白肽中所含钙离子竞争性抑制植物对镉离子吸收(课题组其它研究结果),因此本研究为污染土壤种植出合格农作物建立了一定基础。