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土壤重金属和氟污染是全球环境面临的一个重要问题,我国土壤重金属和氟污染问题日益严重,特别是在重金属矿区周边地区。本文选在我国铜冶炼重要基地的江西省贵溪市某工业园区,对该工业园区周边农田土壤Cu、Cd与F复合污染土壤进行评价;并选择了污染最严重的土壤,于2008年5～10月,在中国科学院红壤生态实验站进行了室内盆栽水稻实验,研究了新型材料纳米羟基磷灰石、木炭、竹炭、磷灰石、石灰和猪粪等6种改良剂和水洗物理处理对该复合污染土壤改良修复技术研究。主要研究结果如下:1.贵溪市九牛岗义门陈家村小组和印石里村农田土壤Cu、Cd含量分别是背景值的10.96～25.11和2.28～8.05倍,按国家国家土壤二级标准(Cu:50mg/kg,Cd:0.3 mg/kg,Cu、Cd的超标率为100%、93%;其土壤pH值与对照相比也下降了0.17～1.08个单位,同时容重、P和有效P与清洁区比均有所增加;用尼梅罗综合污染指数评价,该调查区农田属于重金属重度污染。2.Cu、Cd与F复合污染土壤添加纳米羟基磷灰石等6种改良剂,水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的土壤pH值均有不同程度的增加,呈先增加后减少再增加的趋势。不同处理土壤pH值的高低顺序为:石灰>猪粪>磷石灰>竹碳>木炭>纳米羟基磷石灰>水洗>CK。其中,分蘖期以石灰处理的增幅最大,平均增加了0.89个单位、猪粪增加了0.51个单位、磷石灰增加了0.44个单位、纳米羟基磷石灰增加0.18个单位、木炭和竹碳分别增加0.30和0.35个单位。3.添加纳米羟基磷灰石等6种改良剂后,均显著降低了复合污染土壤中交换态Cu、Cd和水溶态F的含量。在水稻整个生育期土壤交换态Cu、Cd和水溶态F含量存在着动态变化,其变化趋势因改良剂的不同而有所差异。改良剂的添加在降低土壤重金属Cu、Cd交换态和F水溶态和交换态的含量的同时,也不同程度上增加碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态比例,从而降低了土壤重金属Cu、Cd和F的生态毒性。4.添加纳米羟基磷灰石等改良剂后,土壤中部分Cu、Cd、F由生物毒性大的形态向生物毒性小的形态转化,对水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的生长均有一定的改善效果。其不同处理水稻茎叶和根生物量大小顺序为石灰>磷石灰>猪粪>水洗>木炭>竹碳>纳米羟基磷石灰>CK。5.添加纳米羟基磷灰石等改良剂后,水稻籽粒、茎叶和根中Cu、Cd和F的含量与对照相比下降了,下降幅度且均达到了显著水平。其中在不同处理土壤中水稻籽粒、茎叶和根中的Cu、Cd和F含量大小顺序分别为: CK>竹碳>纳米羟基磷石灰>水洗>木炭>磷灰石>猪粪>石灰、CK>水洗>木炭>竹碳>磷灰石>猪粪>纳米羟基磷石灰>石灰和CK>竹碳>水洗>木炭>猪粪>磷灰石>纳米羟基磷石灰>石灰。6.在水稻生长的整个生育期,水稻茎叶对土壤污染修复过程Cu、Cd和F的吸收是动态的。从到分蘖期到抽穗期,水稻茎叶中的Cu、Cd和F含量是随着水稻生长而逐渐升高,到水稻成熟期随着水稻生物量的增加其含量有不同程度减少。因此,对重金属Cu、Cd和F污染土壤的改良修复应该贯穿于水稻的整个生育期。7.添加纳米羟基磷灰石等改良剂后提高了土壤pH值,降低了土壤中交换态Cu、Cd和水溶态F的含量,从而降低了水稻中Cu、Cd和F的含量。相关分析结果表明,土壤pH值与土壤中交换态Cu、Cd及水溶态F含量呈显著负相关;水稻各部位Cu含量间与土壤中交换态含量呈显著相关;水稻糙米和茎叶中Cd的含量与土壤中交换态Cd含量呈显著正相关,而与根不相关;水稻茎叶和根中F的含量与土壤中水溶态含量呈显著正相关,糙米不相关。8.研究发现,在6种改良剂中,纳米羟基磷灰石、石灰、木炭是修复重金属和氟污染土壤最为经济、环保和效果最理想的改良剂。