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植物修复被广泛应用于重金属污染土壤修复,但是关于修复植物的调查和筛选及其长期修复后对土壤重金属生物有效性的影响鲜有系统性的研究。基于此,本文选取贵溪冶炼厂周边周家(ZJ)、沈家(SJ)、滨江小区(BJXQ)、吴家(WJ)、水泉(SQ)、九牛岗(JNG)、印石(YS)和石窝(SW)八个区域为研究对象,在查找往年研究资料及实地勘察的基础上,采集大气沉降、土壤和植物样品以分析贵冶周边土壤重金属污染现状,并筛选铜(Cu)和镉(Cd)污染修复潜在植物。进一步采集金黄狗尾草(LW)、巨菌草(LP)、伴矿景天(LS)和海州香薷(LE)连续修复后土壤,通过土壤理化性质、NH4OAc提取、BCR分级、EDTA动力学提取、薄膜梯度扩散技术(DGT)和小麦发芽率、根伸长抑制率和芽酶活性等多种方法,综合评价多年连续植物修复后土壤重金属有效性的变化情况,并筛选出持续修复效果较好的修复植物。主要研究结果如下:1、八个区域大气Cu和Cd年沉降通量差异性明显,最高沉降通量均在冶炼厂的主导下风向JNG调查点,Cu和Cd年沉降总量分别为1340.16和123.29 mg/m2/a;最低沉降通量均在ZJ调查点,Cu和Cd年沉降总量分别为12.19和2.85 mg/m2/a;八个区域土壤Cu和Cd浓度最高区域分别是JNG(636.48mg/kg)和WJ(1.2mg/kg),浓度最低的区域分别是SJ(49.48 mg/kg)和SW(0.06mg/kg);各区域相对冶炼厂位置及风向频率是造成八个区域大气沉降通量和土壤Cu和Cd含量显著差异的主要原因。2、不同器官Cu含量呈现根>茎>叶的规律,根、叶Cu含量最高的分别是伴矿景天(180.3 mg/kg)、毛蕨(37.4 mg/kg)和商陆(176.1 mg/kg)。不同器官Cd的分布无明显的规律性,根、茎、叶Cd含量最高分别为商陆根(19.9mg/kg)、伴矿景天茎(34.2 mg/kg)、伴矿景天叶(18.3 mg/kg)。对于Cu:商陆地上部分富集系数(BCFabove)最高为0.47,井栏边草根部富集系数(BCFroot)最高为2.04;对于Cd,伴矿景天BCFabove最高为55.55,商陆BCFroot最高为36.67。商陆对Cu的迁移能力最强,迁移系数(BTF)为45.75,香茅对Cd的迁移能力最强,迁移系数BTF为6.32。3、土壤理化性质检测表明,巨菌草相比于金黄狗尾草、海州香薷和伴矿景天可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量并显著降低可交换性酸(CEC)含量。不同重金属有效性评价方法结果显示,相对于空白处理各植物修复处理后土壤Cu和Cd有效态含量占全量比:NH4OAc提取态Cu降幅为LP(44.3%)>LE(31.9%)>LW(27.2%)>LS(22.5%),NH4OAc 提取态 Cd 降幅为 LE(51.1%)>LS(47.6%)>LP(40.1%)>LS(39.6%);酸溶态 Cu 降幅为 LW(29.9%)>LP(23.5%)>LS(17.9%)>LE(16.6%),酸溶态 Cd 降幅为 LP(19.7%)>LW(13%)>LE(4.8%)>LS(1.2%);EDTA 提取活性态 Cu 降幅为 LP(19.3%)>LW(13.5%)>LS(10.0%)>LE(4.1%),EDTA 提取活性态 Cd 降幅为 LP(24.3%)>LW(13.4%)>LE(11.3%)>LS(-10.1%);CDGT-Cu 降幅为 LP(71.6%)>LW(40.6%)>LS(32.6%)>LE(24.6%),CDGT-Cd降幅为LP(63.2%)>LE(44.2%)>LW(38.1%)>LS(31.5%)。四种植物多年连续修复后均较好的降低了土壤Cu和Cd生物有效性,同时相关性分析结果表明DGT技术相比于其他评价方法可以更好地评估不同植物对土壤中Cu和Cd有效性的影响。4、植物毒性实验表明,相对于空白处理各植物修复后土壤生物毒性显著降低。小麦发芽率增幅为LP(53.6%)>LS(24.0%)>LE(3.7%)>LW(3.2%);小麦根伸长抑制率降幅为 LP(53.6%)>LS(24.0%)>LE(3.7%)>LW(3.2%);小麦芽CAT 酶活性降幅为 LP(48.0%)>LE(45.9%)>LS(41.7%)>LW(36.8%),小麦芽 SOD 酶活性降幅为 LP(57.8%)>LE(48.7%)>LW(42.5%)>LS(32.2%),小麦芽 POD 酶活性降幅为 LP(60.4%)>LW(46.2%)>LE(44.4%)>LS(43.3%)。综合土壤理化性质、重金属生物有效性评价和植物毒性实验结果,巨菌草更适合作为土壤Cu和Cd污染多年连续修复植物。图[21]表[11]参[170]