摘要

目前，許多農田因土壤重金屬污染嚴重成為廢棄農用地，對廢棄農用地的修復與再利用已經到了刻不容緩的關鍵時期?；瘜W鈍化修復技術以低的投入成本、操作工藝的簡單、使用效果快等優點，在重金屬污染土壤修復中得到廣泛的重視和關注。

本文以黑麥草為指示植物，選取某銅冶煉廠周邊重金屬污染廢棄農用地為供試土壤，通過一次平衡吸附解吸實驗、恒溫土壤培養實驗和生物盆栽實驗，監測分析天然麥飯石、鹽改性麥飯石、麥飯石包膜尿素緩釋肥、生物調理劑等多種化學鈍化劑對土壤-植物小生境的鈍化修復效果和作用機理。主要研究結果如下：

采用一次平衡吸附解吸實驗篩選化學鈍化劑鈍化效果的實驗結果表明，粉煤灰、石灰石、天然麥飯石、鹽改性麥飯石、堿改性麥飯石、生物調理劑等 6 種化學鈍化劑對土壤銅鎘均有較好的固定效果。粉煤灰、石灰石、生物調理劑、天然麥飯石、鹽改性麥飯石和堿改性麥飯石用量分別為 80g/kg 土、2g/kg 土、10g/kg土、50g/kg 土、50g/kg 土、50g/kg 土時對銅鎘的固定效果達到最佳狀態，對土壤Cu 固定率分別為 85.1%、89.6%、96.5%、89.6%、96.5%和 96.4%,對土壤 Cd 固定率分別為 47.8%、56.3%、74.2%、38.6%、63.94%和 61.69%.綜合考慮經濟和使用價值，篩選天然麥飯石、鹽改性麥飯石、生物調理劑、麥飯石包膜尿素緩釋肥等 4 種鈍化劑進行恒溫土壤培養實驗和盆栽實驗。

土壤培養實驗和生物盆栽實驗結果均表明合理施用上述 4 種鈍化劑后可提高土壤 pH 和土壤陽離子交換量（CEC），降低土壤 Cu、Cd 的活性，有效地鈍化復合污染土壤銅、鎘。在土壤培養實驗中，與對照相比，土壤 pH 由 4.74 分別提高至 5.53、6.37、6.09、4.92,土壤陽離子交換量（CEC）分別提高了 46%、52%、49%、45%,土壤 Cu 弱酸提取態百分含量由 45.96%分別降至 33.26%、32.92%、33.51%、31.39%,土壤 Cd 弱酸提取態百分含量由 68.04%分別降至 34.04%、27.08%、30.42%、38.33%,土壤銅鎘弱酸提取態百分含量與殘渣態百分含量表現極顯著負相關關系（P<0.01），與土壤 pH 和 CEC 表現顯著負相關關系（P<0.05），土壤脲酶、酸性磷酸酶活性的變化可以指示這一結果。

生物盆栽實驗與土壤培養實驗結果對比可知，施加上述 4 種鈍化劑后，土壤銅鎘弱酸提取態百分含量持續降低，土壤Cu弱酸提取態百分含量分別降低了21%、23%、30%、2%,土壤 Cd 弱酸提取態百分含量分別降低了 26%、28%、20%、8%.

相比對照組，黑麥草地上部分Cu含量分別降低了74.35%、76.91%、71.78%、29.21%,地下部分 Cu 含量分別降低了 40.02%、52.52%、70.16%、1.36%;黑麥草地上部分Cd 含分別降低了 61.28%、65.00%、51.60%、52.10%,地下部分 Cd 含分別降低了38.27%、41.89%、46.71%、18.01%,地上部分 Cu、Cd 含量減少量顯著高于地下部分，鈍化劑可有效的抑制土壤銅鎘由地下部分向地上部分遷移，降低了黑麥草對土壤銅鎘的吸收和積累，達到修復污染土壤的目的。

XRD 表征分析說明麥飯石的主要組成物質為 NaAlSi3O8（鈉長石），SEM 形貌和比表面積分析結果說明改性后其片狀結構發生層間斷裂，比表面積增大，增大麥飯石的吸附面積，從結構上證實了改性麥飯石較天然麥飯石具有更好的鈍化效果的原因。

化學鈍化劑對銅鎘復合污染土壤具有良好的鈍化效果，尤其是黏土礦物天然麥飯石及其改性材料的使用，既不會帶入新的污染物質，避免二次污染的風險，又能夠有效的改良土壤環境，為重金屬污染土壤鈍化修復工作提供新的方法。

關鍵詞：鈍化劑，麥飯石，黑麥草，重金屬銅鎘污染，廢棄農用地

目錄

摘要

第 1 章 文獻綜述

1.1 研究背景
1.2 研究目的與意義
1.3 土壤重金屬污染現狀及修復方法
1.4 重金屬污染土壤化學鈍化修復研究現狀
1.4.1 無機物料的應用
1.4.2 有機物料的應用
1.4.4 新型包膜緩釋肥的研究現狀
1.5 存在的問題與研究展望
1.5.1 存在的問題
1.5.2 研究展望
1.6 研究的主要內容
1.7 技術路線

第 2 章 材料與方法

2.1 供試材料
2.1.1 供試土壤
2.1.2 供試鈍化劑
2.1.3 供試植物
2.2 實驗方案的設計
2.2.1 幾種鈍化劑對土壤 Cu2+、Cd2+的解吸實驗
2.2.2 幾種鈍化劑對土壤恒溫培養實驗
2.2.3 幾種鈍化劑對土壤-黑麥草盆栽實驗
2.2.4 天然及改性麥飯石的制備及性能分析
2.2.5 麥飯石包膜尿素緩釋肥的制備及配比分析
2.3 測定項目與方法
2.3.1 土壤基本理化性質的測定
2.3.2 土壤酶活性的測定
2.3.3 土壤重金屬含量的測定
2.3.4 植物生理生化指標的測定
2.3.5 尿素包膜緩釋肥尿素含量的測定
2.5 數據處理與分析

第 3 章 幾種鈍化劑對污染土壤 Cu、Cd 的固定效果

3.1 粉煤灰、石灰石、生物調理劑對土壤 Cu、Cd 解吸的影響
3.2 天然及改性麥飯石對土壤 Cu2+、Cd2+解吸的影響
3.3 本章小結

第 4 章 幾種鈍化劑對銅鎘污染土壤理化特征的影響--恒溫培養實驗

4.1 幾種鈍化劑對土壤理化性質的影響
4.2 幾種鈍化劑對土壤陽離子交換量（CEC）的影響
4.3 幾種鈍化劑對土壤酶活性的影響
4.4 幾種鈍化劑對土壤銅鎘形態的影響
4.4.1 對土壤 Cu 形態分布的影響
4.4.2 對土壤 Cd 形態分布的影響
4.5 土壤生理生化性質與土壤銅鎘形態的相關性分析
4.5.1 各形態 Cu 與土壤生理生化性質相關性分析
4.5.2 各形態 Cd 與土壤生理生化性質相關性分析
4.6 本章小結

第 5 章 幾種鈍化劑聯合黑麥草對銅鎘污染土壤的修復--盆栽實驗

5.1 幾種鈍化劑修復對黑麥草生理指標的影響
5.1.1 幾種鈍化劑對黑麥草生物量的影響
5.1.2 幾種鈍化劑對黑麥草葉綠素含量的影響
5.1.3 幾種鈍化劑對黑麥草根系活力的影響
5.2 幾種鈍化劑對污染土壤理化性質的影響
5.3 幾種鈍化劑修復對黑麥草銅鎘含量的影響
5.4 黑麥草銅鎘含量與土壤銅鎘各形態的相關性分析
5.4.1 黑麥草 Cu 含量與土壤 Cu 各形態的相關性分析
5.4.2 黑麥草 Cd 含量與土壤 Cd 各形態的相關性分析
5.5 土壤培養和盆栽實驗土壤 Cu、Cd 弱酸提取態和殘渣態分布的影響38
5.6 本章小結

第 6 章 麥飯石及改性麥飯石的性能分析

6.1 天然麥飯石 X 射線衍射（XRD）表征
6.2 改性麥飯石掃描電子顯微鏡（SEM）表征
6.3 改性麥飯石比表面積
6.4 麥飯石包膜尿素緩釋肥的配比分析
6.5 本章小結

第 7 章 全文結論與展望

7.1 全文結論
7.2 展望
7.3 創新點

參考文獻