土壤重金属污染对国家生态安全和人民生命健康的影响,值得全社会高度重视。基于日益严峻的土壤污染现状和危害后果,国家对污染场地修复、土壤保护等方面都提出了更高的要求,并制定了《土壤污染防治行动计划》。本研究在实地调查基础上,重点选取重金属元素铅(Pb)进行研究,探究其在溶液、土壤、植物、土壤酶、纳米材料之间的分布转移规律,并提出了一套安全的土壤重金属铅污染的修复技术。1、通过对比不同纳米材料对水溶液中铅的吸附等温线,研究纳米材料对铅的吸附特性。实验发现,纳米羟基磷灰石对铅的吸附效果最好,不同纳米材料对铅的吸附效果为纳米羟基磷灰石>纳米铁粉>纳米碳黑≈碳纳米管。供试土壤吸附实验表明纳米羟基磷灰石可有效提高土壤对铅的吸附容量和吸附强度,对铅污染土壤的吸附效果显著。2、以纳米羟基磷灰石为修复剂进行了土柱淋溶实验,主要研究在超纯水连续淋洗下土壤中铅的淋溶迁移特征以及纳米羟基磷灰石对铅污染土壤的修复效应。结果表明,铅的淋出主要发生在淋溶前期,淋溶率均在1%以下,土壤中的铅在淋溶效应下有向下迁移的趋势,主要集中在11-15cm土层,纳米羟基磷灰石的加入使淋滤液中铅含量降低了90%以上,而且有效减缓了铅在土壤中向下迁移的趋势,具有较好的固定效应。3、采用水培方法,分别进行了铅胁迫、纳米羟基磷灰石与铅共同作用下黑麦草种子的萌发实验。结果显示,铅胁迫对黑麦草发芽率和发芽指数的抑制作用较为明显,随着铅溶液浓度的增加,铅对黑麦草幼苗的根长表现为低浓度促进高浓度抑制的趋势,但对黑麦草幼苗的芽长起到了促进作用,0-100 mg/L铅胁迫浓度范围内黑麦草幼苗体内铅含量随之增加。添加定量(10 mg)纳米羟基磷灰石后,黑麦草各项生理指标高于未加入纳米羟基磷灰石的处理组,但幼苗体内铅含量降低。4、采用盆栽实验和实地实验,研究了纳米羟基磷灰石对黑麦草修复铅污染土壤的作用。结果表明,0.2%的纳米羟基磷灰石与黑麦草联合作用,就可对实际土壤环境中高浓度铅污染产生较好的修复效果。纳米材料与黑麦草联合作用两个月后修复效率即可达到40%以上,其中纳米羟基磷灰石与黑麦草联合作用一个月修复效率即可达35%。且添加纳米羟基磷灰石后,随着时间的推移黑麦草中铅的转运系数有较为明显的增加,可将大部分的铅从植物根部转运到地上部分,以此达到去除土壤铅污染的效果。5、在铅污染土壤中施加纳米羟基磷灰石可以有效增加土壤脲酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性,减少重金属铅对黑麦草的毒害作用。并且纳米羟基磷灰石能提高铅污染土壤中的p H值,有效地将土壤中生物有效性高的铅化学形态转化为难以被生物吸收利用的形态,从而降低土壤中铅的生物活性,达到有效钝化土壤铅的作用。