地区：上海市 宝山区
关键词：湖南农业大学;中南大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000005051
成果描述：
| 重金属污染已严重影响到土壤生态、农产品质量和人体健康等安全。利用经济有效的钝化剂对农田土壤重金属进行稳定化处理，阻断重金属向作物传递是重要的农田土壤重金属污染修复方向。已大面积应用的钝化剂主要是石灰，但石灰长期施用造成土壤板结，降低土壤质量，其它报道的钝化剂大多存在成本偏高难以推广应用的缺点。铝工业产生的大量赤泥因碱性高，含重金属低，含多种作物生长必须或需要元素，已被越来越多的环境修复科研工作者所关注，但对其修复机制和影响根系土壤微生态与作物生长效应的规律不确定，因此系统地研究赤泥及其改性材料用于南方稻田酸性土壤和矿区土壤重金属污染钝化修复的机制及对土壤微生态、作物生长效应的影响是有很好的学术价值和应用指导意义。2008年以来该项目以赤泥及其改性材料为研究对象，通过模拟污染土、实际污染农田土、矿区土的盆栽实验和大田试验研究明确了赤泥基材料钝化重金属的效果，揭示了其对土壤根系微生态和作物生长的影响规律与机制，并结合X射线衍射微区分析等现代检测方法，探明了赤泥基材料钝化重金属的作用机理，获得了如下重要科学发现。系统地探明了赤泥对重金属污染土壤Pb、Zn和Cd的钝化机制，包括：提高土壤pH，促进离子态重金属羟基化；降低了重金属生物有效性，促使重金属形态由生物有效态向残渣态等稳定态转化；提高了土壤阳离子交换量。揭示了施用赤泥对水稻植株生长效应的影响规律和重金属在土壤-水稻系统中的迁移积累规律。明确了赤泥施用能改善根系土壤微生态，提高分裂期土壤酶活性；降低稻米中的重金属含量，促进水稻生长并提高籽粒产量。首次通过常温下胶凝造粒发现赤泥颗粒不仅保留了赤泥的高吸附性能，并且使其中碱性物质经溶解——重结晶过程包覆阻留在晶格或晶格间隙中，缓释游离OH<'->，有效促进了污染土壤中离子交换态、碳酸盐态、氧化物结合态铅、锌向残渣态的持续转化。首次发现通过对赤泥颗粒进行磷盐包覆改性处理，可缓解修复初期土壤pH值的激增效应，同时强化了土壤重金属形态由碳酸盐态，铁锰氧化态，有机结合态向残渣态（最稳定态）转化，并且磷酸根的加入增加了重金属离子的络合固定方式与点位，钝化促进作用显著。赤泥-磷颗粒具有缓释OH<'->和缓释磷的双重效应，有利于减少磷流失。为赤泥基颗粒修复材料更好地应用于土壤污染控制提供了新的途径和技术支撑。以上发现成果已经在JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS(一区),中国有色金属学报，环境工程学报，土壤通报、农业环境科学学报、水土保持学报等SCI期刊、EI、一级学报和中文核心期刊上发表论文24篇，其中SCI论文1篇，EI论文6篇，一级学报论文8篇。20篇代表性论文他引61次。最高单篇他引9次。研究成果已经得到社会学术界相关领域学者的普遍认同，对今后赤泥的农业环境修复应用研究有积极的借鉴作用。 |
