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矿产资源开发带来的土壤重金属污染问题已经成为全球面临的重大环境问题,当农田土壤受到重金属污染,有效态的重金属会富集到农作物上,并通过食物链危害人类健康。本研究以矿冶城市大冶为研究区域,展开了农田土壤重金属污染状况的调查,并选用矿物材料通过室内钝化试验和室外田间试验对重金属污染土壤进行低成本的防治研究,主要研究结果如下:(1)分析了大冶市10个区域农田土壤的重金属含量,Cu、Zn、Pb、Cd的平均含量均高于湖北省土壤背景值,分别是背景值的4.14、1.25、2.63、15.29倍。以湖北省土壤背景值为评价标准,内梅罗综合污染指数法的评价结果显示,所有采样点和区域均为重污染,Cd和Cu污染贡献最大,其次是Pb和Zn。潜在生态危害指数法的评价结果显示,大部分采样点和区域为强风险,Cd是风险最高的污染物,Cu次之。10个区域中,污染最重且风险最高的3个区域依次是铜绿山、柯湾、大箕铺。(2)分析了大冶市主要作物油菜和小麦的重金属含量,籽粒的Cu、Zn、Pb含量都有不同程度的超标。籽粒对重金属的富集能力为Zn>Cu>Pb,二者相比,油菜籽粒更易吸收Zn,小麦籽粒更易吸收Cu。采用改进BCR法对作物土壤中Cu、Zn、Pb的形态进行分级,除油菜土壤的Pb以外,其余的重金属形态主要集中在残渣态,酸溶态的含量最低,平均比例不超过15%。作物籽粒的Cu含量与土壤非残渣态Cu含量呈极显著正相关,与酸溶态Cu含量的相关性最强。(3)通过室内钝化试验研究了白云石、石灰石、硅灰石和磷矿粉对土壤Cu、Zn、Pb的钝化作用,4种矿物都能在提升土壤p H的同时钝化土壤重金属,高添加量的效果优于低添加量,p H4.79和p H5.13的土壤中酸溶态的降低幅度和残渣态的升高幅度大于p H6.70和p H7.27的土壤。多数情况下,白云石和石灰石对Cu的效果较好,石灰石和硅灰石对Zn的效果较好,磷矿粉和硅灰石对Pb的效果较好。(4)通过室外田间试验研究了白云石和硅灰石对土壤重金属的实际修复效果,将矿物添加量设置为1%、2%、4%(W/W),两种矿物有效地降低了土壤重金属的活性,并减少玉米对重金属的吸收。白云石对Cu和Zn的效果较好,土壤酸溶态较对照组降低37.54%~51.52%和17.90%~25.58%,玉米籽粒的Cu和Zn含量分别降低29.86%~39.06%和19.71%~24.05%。硅灰石对Pb的效果较好,处理后土壤残渣态Pb是对照组的2.18~3.00倍,玉米籽粒的Pb含量降低30.25%~33.46%。两种矿物还能促进玉米生长,株高和产量随矿物添加量的增加呈现先升后降的趋势,在2%(W/W)添加量时达到最大值,白云石对提升株高效果较好,硅灰石对增加产量效果较好。