伴矿景天与经济作物间作修复锌镉复合污染土壤及其产后处理技术
目前农田重金属污染对我国区域农业可持续发展及人民身体健康构成了严重威胁，已成为我国环境焦点问题之一。利用超积累植物对污染农田进行植物提取修复是当前切实可行的绿色修复技术，可有效地降低耕层土壤中的重金属含量。但单一种植超积累植物存在修复周期较长且修复期间农民收益无法得到保障等缺陷。因此，研发创新性的修复技术在去除土壤中重金属的同时产生经济效益已经成为土壤修复研究的当务之急。 本论文研究了锌镉超积累植物伴矿景天（Sedum plumbizincicola）在与不同经济作物（雷竹和玉米）间作条件下植物提取修复的整体效率，同时探究了添加不同比例的生物质炭对于植物各个组织中重金属累积量的影响，并对安全处置所收获的植物进行了尝试性研究。论文主要内容包括（1）在大田中开展进行长期定位试验，研究在田间实际环境条件下，伴矿景天与雷竹间作对重金属污染土壤的修复效果；（2）在盆栽试验中与玉米间作同时施加不同量（1%、2%、5%）的生物质炭，验证农艺修复措施和化学修复同时进行对于植物和土壤中重金属的变化特征。同时，（3）通过热解和焚烧的方式对收获后的伴矿景天进行处理，验证在不同的温度（350、500、650）下对于产物中浸出毒性、生物有效性的变化特征的影响，以及对产物的生态风险进行评价。主要研究结果如下： 1.与雷竹间作可以显著提高伴矿景天对土壤中锌、镉的修复效率。与伴矿景天单作相比，伴矿景天-雷竹间作可以将污染土壤中的锌、镉浓度降低到国家土壤环境质量二级标准（GB15618-1995）的所需时间分别从7.75和9.92年减少到4.42和4.75年。 2.添加生物质炭可以显著降低土壤中的重金属有效性，伴矿景天与玉米各部位锌镉含量均随着施加生物质炭施用量的增加而降低。添加5%生物质炭时与伴矿景天间作的玉米生物量最大，但生物质炭用量的增加，会导致伴矿景天的生长受到明显抑制。在不添加生物质炭条件下，伴矿景天与玉米间作将土壤中的锌镉含量降至国家二级标准所需时间最短，分别为4.73和2.77年；在添加5%生物质炭条件下与伴矿景天间作的玉米可取得最佳收益，但土壤锌镉含量降至国家二级标准以下的时间要延长至13.07和8.31年。在适当牺牲修复时间的前提下，采用伴矿景天与玉米间作结合施加适量生物质炭的修复技术是一种锌镉复合污染土壤“边生产、边修复”可行的修复模式，为我国重金属污染土壤修复工程实践提供理论基础。 3.本文发现热解和焚烧均为有效的伴矿景天产后处理方式。随着热解温度的升高（350-650℃），有利于伴矿景天炭（SPB）和灰（SPA）的结构芳香化，降低了产物中 Zn、Cd生物有效态含量和浸出毒性；根据风险评价结果，热解比焚烧在降低重金属的生态风险更为理想。
农田土壤;重金属污染;植物修复;伴矿景天;经济作物;间作种植
浙江农林大学
硕士
农业资源利用
吴胜春
2018
中文
X53
84
2018-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）