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人类长期的工农业活动向土壤释放了大量重金属,导致土壤重金属污染问题日益加剧,威胁到人类的生存环境和农业的可持续发展。基于磷基材料的化学钝化修复技术已有大量研究并被广泛应用,但主要集中在对单一重金属污染土壤的修复,而实地污染以重金属复合污染居多,因此,开展土壤重金属复合污染钝化修复研究,并关注土壤修复后环境条件的改变对钝化后重金属的稳定性和生物可利用性的影响具有更加重要的意义。本研究将磷灰石矿尾料(PR)和重过磷酸钙磷肥(TSP)单独以及联合使用(P+T)来修复Pb/Cu/Zn复合污染的土壤,采用模拟降雨淋溶实验研究修复土壤中Pb、Cu、Zn的淋溶迁移性;选用对重金属敏感的小白菜和有耐受性的芥蓝为供试植物,揭示植物生长对修复后土壤中Pb、Cu、Zn稳定性的影响以及磷基材料对Pb、Cu、Zn在土壤-植物系统中分布和转化的影响;借助植物水培和XRD、SEM/EDS技术分析植物根表面化合物在钝化修复前后的变化,探究磷基材料稳定重金属的机理。主要结果如下:(1)模拟降雨淋溶实验表明:所有P处理均能有效降低土壤淋溶液的Pb浓度,使得总Pb和可溶态Pb分别下降15.6–81.9%和16.3–64.5%;PR处理使淋溶液中总Zn降低16.8%,TSP处理和P+T处理使总Zn的淋溶分别增加92.7%和78.9%;而总Cu的淋溶因P处理提升了17.8–178%。植物生长使Pb和Cu淋溶分别提升98.7–127%和23.5–170%,并以胶体颗粒态的淋溶提升为主,Zn淋溶则降低了95.3–96.5%。淋溶液中可溶性Pb浓度和pH的显著正相关关系(R2 = 0.827)以及和P浓度的负相关关系(R2 = 0.634),表明酸性条件有利于固定Pb,反映了溶解-沉淀的固定机制。淋溶液中可溶态Cu、Zn的浓度与pH呈负相关(R2 = 0.550–0.782),说明磷基材料对于Cu和Zn的固定可能主要是表面络合/吸附作用。淋溶液中胶体颗粒态Pb和Cu含量有显著正相关关系(R2 = 0.823),表明二者在被酸雨淋溶时存在协同效应。(2)植物土培实验显示:,两种蔬菜地上部分对重金属的吸收程度均是Zn> Cu> Pb。蔬菜地上部分Pb和Cu浓度之间显著的正相关关系(R2 = 0.758)表明Pb和Cu在被植物吸收时有协同作用。相比小白菜,对重金属有耐受性的芥蓝吸收Pb和Cu的量要低得多,而对Zn的吸收差别不大。两种蔬菜根部Pb、Cu、Zn的浓度均大于地上部分,芥蓝比小白菜更倾向于将重金属累积在根部,可见植物体靠根际分泌物释放等根系过滤作用或是外源物质的固定作用等限制了Pb、Cu、Zn在根部而减轻毒害。所有P处理都降低了小白菜地上部分的Pb、Cu、Zn浓度,分别高达65.1%,34.3%和9.59%。而对芥蓝,各处理只对Zn浓度起22.4–28.9%的降低作用,对Pb和Cu的吸收影响较小。(3)植物水培实验显示: P处理在Pb单一污染中没能发挥降低Pb植物可利用度的作用,甚至有提高Pb的植物可利用度的反作用,但在Pb/Cu/Zn复合胁迫时,P处理对Pb、Cu、Zn的植物可利用度都能起到显著的降低效果,P+T处理效果最好,使Pb、Cu和Zn分别降低了78.8%、34.2%和51.1%,另两种P处理的效果相当,此外,PR处理的培养液Pb降至0.1 mg L-1,TSP和P+T处理的培养液Pb浓度低于检测限。P处理对Pb的良好固定效果源自培养液中的Pb与磷基材料反应形成沉淀而固定。水培芥蓝体内Pb和Cu的浓度显著的正相关性(R2 = 0.794)再次验证了两者的协同作用。Pb/Cu/Zn复合胁迫的芥蓝体内由根向上转移的能力均是Zn> Cu> Pb。受Pb浓度的差异和Cu、Zn、Pb交互作用的影响,P处理的芥蓝在Pb单一胁迫时Pb向上迁移的能力比Pb/Cu/Zn复合胁迫时强。Pb单一胁迫的培养液中,其DOC值和Pb的浓度呈显著正相关(R2 = 0.752),可见根际分泌物引起DOC值提升,会导致Pb迁移性增加。(4)根表面附着物的XRD分析表明:经TSP处理的Pb单一胁迫水培芥蓝根表面存在羟基磷酸铅晶体(或是氯磷铅矿)以及氯磷铅钙,证明了Pb的沉淀固定机制,TSP修复的Pb/Cu/Zn复合胁迫水培芥蓝根表面主要为多孔结构的氟磷灰石,对重金属有吸附的作用;PR修复的Pb单一胁迫和Pb/Cu/Zn复合胁迫的水培芥蓝根系附着物主要为氟磷灰石,表明PR对Pb的修复以吸附或络合机制为主,可能也有少量磷铅矿生成,推测PR也存在溶解-沉淀的修复机制。总之,植物生长对磷基材料修复土壤中重金属的稳定性有显著影响,尤其是胶体颗粒态重金属的淋溶性,且影响因植物、重金属以及磷基材料的种类而异,传统的仅测定可溶态重金属的淋溶实验不足以全面评估重金属的淋溶风险性,结合了外界环境条件(酸雨和植物生长)作用的土壤修复评价方法,是完善污染土壤修复效果评价体系一个很好的补充;各种P处理对重金属植物可利用性的改变有别于其控制重金属淋溶迁移性的效果,表明土壤重金属的固定效果有赖于评价方法;排除了土壤干扰的水培方法结合XRD分析,可有效获取植物、重金属、磷基材料三者相互作用的信息,从分子水平探讨磷基材料修复复合重金属污染的机理。