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土壤重金属污染修复一直是国内外的研究热点和难点。重金属污染不仅影响土壤生态环境,还危害动植物生长和人体健康。生物炭是一种生物质在限氧条件下通过热化学转化得到的固态产物,生物炭作为一种土壤改良与污染修复技术正逐渐受到国内外的广泛关注。但是,目前大多集中在生物炭对单一重金属污染土壤的钝化研究,对重金属复合污染土壤的修复研究较少,对生物炭与肥料配施修复重金属复合污染土壤研究更少。本论文针对重金属铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)和镉(Cd)复合污染土壤,在研究建立土壤和农作物中重金属的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测方法的基础上,以稻壳生物炭为研究对象,采用室内盆栽和田间试验相结合的方法,开展了重金属在土壤-水稻和青菜植株中迁移规律及其生物炭与肥料配施的钝化修复作用研究。主要研究结果如下:(1)当电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)运行参数为射频功率1500W、辅助气流速0.6 L/min、载气流速1.0 L/min、采样深度8 mm和蠕动泵速0.1 ps时,Pb、As、Cr和Cd的检出限分别为:0.01μg/L、0.01μg/L、0.22μg/L和0.01μg/L。(2)采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和正交试验设计法,分别对植物和土壤样品消解条件进行优化,得到平板消解植物样品的最佳条件为:酸体系采用5 mL的硝酸,消解时间为3 h,消解温度为105℃。微波消解土壤样品的的最佳条件为:微波消解功率800 W,190℃消解温度,保持20min。加标回收率实验表明,Pb、As、Cr和Cd的回收率分别为:109%、96%、113%和94%,符合检测要求。(3)盆栽试验土壤中外源添加Pb、As、Cr和Cd后,污染土壤和植株中重金属的含量随着添加量的增加而增加,呈显著线性正相关,土壤中各重金属含量与外源添加量的回归方程分别为Y=0.62X+21.43、Y=0.92X+2.90、Y=0.98X+21.86和Y=0.64X-0.01,回归方程的相关系数(R~2)达到0.9078-0.9769。重金属污染土壤配施生物炭和化肥后,植株中重金属的含量以及各重金属的富集系数均和生物炭的施用量呈显著线性负相关,拟合回归方程的R~2达到0.8404-0.9307,说明生物炭与化肥配施能有效降低盆栽土壤中重金属向植株中迁移。(4)青菜田间试验中,与空白对照相比,处理单施生物炭(BR)、生物炭-化肥(BRC)和生物炭-微生物肥(BRM)配施均降低了青菜植株中Pb、As、Cr和Cd的含量,增加了植株的鲜重、干重和株高,并有效降低了植株中硝酸盐的含量,其中,生物炭与微生物肥配施对重金属的控制效果最好,说明生物炭能有效控制菜田土壤重金属向植株的迁移,并能提高青菜产量及其食用品质。(5)水稻田间试验中,生物炭与NPK复合肥配施后,水稻籽粒中Pb、As和Cd的吸收量均降低了,各元素在植物中的浓度依次表现为根>茎>籽粒,富集系数依次表现为As、Cd>Pb、Cr。与对照相比,生物炭与复合肥和微生物肥料配施水稻产量分别增加了6%和5%。说明稻壳生物炭和NPK复合肥配施具有明显的优势,适宜在重金属复合污染农田中施用。