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在中国有近1/5的耕地受到重金属污染,其中Cd的点位超标率最高。Cd作为人体的非必须元素,一旦进入农业生态系统会通过食物链直接威胁人类健康。根据我国的基本国情和农情,以及无害化和减量化的原则,采用原位钝化技术与农艺技术相结合的方式修复污染土壤是实现农产品安全生产的有效手段。但目前钝化修复技术存在一定的技术瓶颈,阻碍了其大面积推广应用。本研究探讨了高效钝化和叶面阻控技术对降低Cd植物有效性的效果及机理,以期为我国土地资源评价与利用规划提供理论参考。取得主要结果如下:(1)研究了粘土矿物、盐基矿物、腐殖质、生物炭固定Cd的机制及效果,并对其环境稳定性进行评价。结果表明,四种修复剂对Cd的吸附容量为7.47-17.67 mg g-1,且在离子强度低于0.1M或pH>3的条件下解吸率分别低于12%和20%。粘土矿物和盐基矿物主要通过表面沉淀和离子交换吸附Cd,而腐殖质和生物炭则以络合反应为主。(2)研究土壤修复剂对水稳性团聚体及Cd植物有效性的影响,结果发现施加修复剂使小麦和水稻籽粒中Cd浓度分别降低了27.5%-56.9%和18.9%-62.0%,与之对应小粒径土壤团聚体(<0.002 mm)的比例分别下降了8.9%-81.5%和6.3%-23.5%,且Cd在其上的负载量随之降低。修复剂中的活性物质附于土壤小粒径团聚体上形成粘土-多价金属-有机质复合物促进形成大粒径团聚体,使更多的Cd富集其中,这可能是修复剂的关键钝化机制。(3)通过研究不同类型土壤修复剂的修复效果和机理,发现施加土壤修复剂使小麦土和水稻土中DTPA-CaCl2可提取态Cd的浓度分别下降了10.3%-50.6%和18.0%-65.0%。修复剂具有较大的比表面积,且含有大量官能团、有机质、微生物和吸附位点,可通过离子交换、吸附、沉淀、络合等过程增加土壤对Cd的固持,从而降低土壤中Cd的有效性。(4)研究Se/Si、Fe和Zn基叶面阻控剂对降低作物Cd吸收转运的效果与机理,结果发现小麦和水稻籽粒中Cd浓度比对照降低了26.7%-49.8%和17.8%-58.4%,这是由于阻控剂的活性成分通过植物叶片气孔进入植物体内与Cd络合或竞争转运位点,抑制Cd向籽粒中转运,以此降低作物籽粒中Cd的浓度。(5)对Cd污染土壤修复效果的田间验证及效果评价研究,发现在田间条件下生物炭与腐殖质对不同作物籽粒或烟叶的Cd消减率为16.2%-39.8%,可增加作物产量12.3%-38.6%;两者在Cd污染土壤的修复边际效率为3.99%-14.74%。不同钝化剂在盆栽实验中的修复效果优于田间实验。