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随着中国设施蔬菜生产的迅速发展,设施土壤重金属污染问题已经成为社会的关注焦点。强还原处理是普适、高效的土传病菌、土壤退化修复的方法,但是强还原方法对设施菜地重金属的影响还不清楚,以及是否可以根据强还原方法构建新的重金属污染土壤修复方法值得深入研究。本研究以沈阳张士灌区典型污水灌溉设施蔬菜土壤为研究对象,以Cd、Cu、Pb和Zn为目标污染物,通过强还原培养实验,研究了强还原过程对重金属的活化作用;强还原对重金属的作用机制;最后研究了强还原-淋洗联合修复方法对设施土壤重金属的转移效果,主要研究结果如下: (1)本研究发现供试土壤受重金属Cd污染,含量为1.72mg/Kg。淹水40℃条件下对土壤进行培养,发现添加玉米秸秆、乙醇和淀粉显著降低土壤pH,pH最低分别为5.54、6.14和5.54;土壤氧化还原状态由氧化状态转变为还原状态。与只淹水(对照)相比,添加玉米秸秆对土壤重金属Cd存在活化效果,淹水15天时土壤中Cd降低18.1%;添加乙醇对重金属Pb存在活化效果,淹水9天土壤中Pb下降9.7%;添加淀粉对土壤中Cd、Cu、Pb和Zn均存在活化效果,淹水6天土壤中Cd、Cu、Pb和Zn分别降低24.5%、15.4%、22.0%和23.0%。 (2)强还原条件可以促进四种重金属从有机物及硫化物结合态、残渣态向可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态转化。与培养初期相比,第9天有机物及硫化物结合态、残渣态Cd、Cu、Pb和Zn分别降低了10%、20%、40%和20%以上。可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态的重金属具有较高的生物可利用性和移动性,此两种形态重金属存在被淋洗转移出土壤的可能。通过对土壤溶液中Fe和Mn的含量、低分子有机酸以及傅里叶红外光谱分析可以得出,强还原方法是通过改变土壤的酸度以及还原环境共同影响重金属的形态,促进其从土壤中活化。 (3)根据淹水培养后土壤中四种重金属总量变化、形态分布,土壤pH、Eh以及溶液中溶解态重金属含量变化,在淹水9天采用0.2mol/L EDTA对土柱进行淋洗。淹水9天,添加有机物料处理均促进Cd、Cu、Pb和Zn的淋出,且淋出效果依次为玉米秸秆>淀粉>乙醇。淋洗后土壤中四种典型的重金属含量显著降低,秸秆和淀粉处理土壤中Cd的含量降低至0.26mg/Kg和0.21mg/Kg,满足国家土壤环境质量标准(GB15618-1995),乙醇处理和对照中Cd虽然高于国家标准,但是较原始土壤降低了60%以上。此外,淋洗后的土壤Cd、Cu、Pb和Zn均以有机物及硫化物结合态、残渣态为主,且这两种形态的比重超过80%,淀粉处理Cd和Pb除外。表明经过强还原处理-淋洗相结合的方法,可以有效降低土壤中重金属的生物可利用性和迁移能力。