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我国农田土壤污染以重金属污染为主,其中镉的超标率最高,达到7.0%;从污染程度看,我国农田土壤污染以轻微、轻度污染为主。针对这种污染特点,选用氧化改性纳米碳黑原位钝化土壤中的重金属Cd成为目前的研究热点。而改性纳米碳黑在钝化土壤重金属Cd的同时,土壤pH、Eh、微生物、根系分泌物以及溶解性有机质均会影响其钝化效果,而溶解性有机质作为小分子的物质对重金属Cd的作用不容小觑,因此研究根际DOM对MBC钝化Cd的影响可以为MBC的应用提供理论基础。本文利用盆栽试验,通过对比MBC对两种植物生长和细胞超微结构的影响,说明MBC在土壤污染修复应用中对植物的影响;通过对比两种植物根际/非根际有效态Cd含量的变化来说明MBC的钝化效果;通过提取两种植物根际/非根际DOM,用DOC表征DOM的含量,并通过三维荧光光谱分析DOM的成分,对比两种植物根际/非根际DOM的差异,分析根际DOM对MBC钝化Cd的影响;通过对MBC吸附DOM的含量和MBC吸附Cd全量、根际DOM与根际有效态Cd浓度的相关性分析来探讨根际DOM对MBC吸附Cd的影响机理。本文的主要研究结果如下:(1)在Cd污染土壤中施加MBC可以促进植物的生长,施加MBC后,在培养50天时黑麦草地下部干重生物量增加60.13%、地上部增加96.40%,而红叶菾菜地下部干重生物量仅增加4.73%、地上部增加28.07%,这说明MBC对耐受植物黑麦草生长的促进作用更为明显。另外,MBC还可以对植物细胞起到保护作用,能够减少Cd对植物根尖细胞、叶片细胞中细胞器的损伤。(2)MBC可以降低种植耐受植物黑麦草和超积累植物红叶菾菜土壤中有效态Cd的含量。对于黑麦草,MBC和根系共同对土壤中有效态Cd含量起作用,使得在施加MBC处理的根际和非根际土壤中有效态Cd含量差异不显著;对于红叶菾菜,在施加MBC的处理中增加了根际/非根际土壤中Cd含量的差值,说明MBC可以凸显红叶菾菜根系对根际环境的作用。(3)MBC在钝化重金属Cd的同时,会吸附黑麦草和红叶菾菜根际/非根际土壤中的DOM,使得在施加MBC处理的土壤中DOM含量降低。对于耐受植物黑麦草,未施加MBC处理的根际DOM的含量随时间的延长而降低;对于超积累植物红叶菾菜,未施加MBC处理的根际DOM的含量随时间的延长先减少后增加,整体变化趋于稳定。造成这一差异的原因是两种植物根系分泌的有机酸种类不同。(4)通过EEM光谱图可以看出,黑麦草和红叶菾菜根际/非根际DOM的主要荧光发光物质为类富里酸、类腐殖酸和类蛋白。未施加MBC的处理中,荧光发光最强的是类富里酸;施加MBC的处理中,各组分荧光强度明显降低,并以类蛋白的荧光峰值最高。(5)Cd在不同处理MBC上的吸附速率为:黑麦草根际-MBC(6.67)>土壤-MBC(6.17)>红叶菾菜根际-MBC(6.14),说明黑麦草可以促进MBC吸附Cd,而红叶菾菜对Cd的吸附和MBC对Cd的吸附之间存在竞争关系。DOM在不同处理MBC上的吸附降低速率为:黑麦草根际-MBC(2.65)>红叶菾菜根际-MBC(2.48)>土壤-MBC(2.26),说明黑麦草和红叶菾菜都会促进MBC优先吸附Cd。(6)根际DOM对土壤中Cd在MBC上吸附的影响机理有以下几个方面:(1)DOM在MBC上的吸附,影响MBC对Cd的吸附。(2)DOM与土壤中Cd生成配合物,DOM-Cd配合物会被吸附在MBC上。(3)Cd在MBC上的吸附是植物、土壤、DOM、Cd、MBC共同作用的结果。