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铅是重金属元素之一,污染土壤中的铅可通过食物链进入人体,蓄积到一定程度会产生多种危害。修复并利用铅污染土壤是降低人体铅危害风险和实现土地集约节约利用的重要措施,钝化技术是修复铅污染土壤的有效方法。应用含硅物料修复铅污染土壤的效果已经得到认同,但其修复机制尚未完全明确。为此,开展硅降低土壤铅生物有效性的机制研究对于丰富土壤环境化学理论,指导铅污染土壤修复实践具有重要意义。本文在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,通过盆栽试验及室内模拟试验,应用道南膜技术、X射线衍射技术、红外光谱技术,研究了硅对碱性土壤液相、固相和固液界面铅的化学行为缓解水稻铅毒害的影响,以期明确碱性土壤中硅降低铅生物有效性的机制,为修复与利用铅污染土壤提供依据。主要结论如下:1.加硅可以缓解铅对水稻的毒害作用,降低稻米铅含量。与对照相比,当土壤加铅量达到1000 mg kg-1时,单加铅水稻产量降低了51.49%(P<0.01),糙米铅含量明显升高(P<0.01),达到了0.36 mg kg-1;加硅使则水稻产量提高了49.95%58.24%(P<0.01),明显降低糙米铅的含量(P<0.01),并达到国家标准的安全要求。2.加硅促进土壤固相铅向无效态转化。与单加铅处理相比,加硅可降低土壤酸可提取态铅和可还原态铅的比例(P<0.01),其含量分别降低了10.10%21.66%、4.01%9.61%;增加可氧化态铅和残渣态铅的比例(P<0.01),其含量分别提高了12.64%27.78%、4.13%30.90%。3.加硅影响了铅在土壤固液界面的化学行为。Langmuir、Freundlich等温吸附模型均能很好拟合土壤铅的吸附解吸(P<0.01)。加硅降低了碱性土壤吸附铅的容量和强度,增强了铅吸附-解吸过程中的滞后效应。4.加硅提高了土壤水溶态铅浓度,但降低了自由态铅浓度。加硅不能改变土壤溶液化学性质的变化趋势,但提高了土壤溶液pH、Eh和水溶态硅浓度;应用道南膜技术测定发现,硅降低了自由态铅的浓度。5.铅与硅在溶液中可发生配位反应,生成可溶性配合物。应用X射线衍射光谱技术发现硅与铅形成了Pb2SiO4等配位复合物;应用红外光谱表征溶液中硅铅反应产物,发现加硅加铅处理Si-O弯曲振动吸收峰和Si-O-Si反对称伸缩振动特征峰较单加硅处理均出现了红移,分别由1086 cm-1处移至1072 cm-1处、466 cm-1处偏移至462 cm-1处,暗示硅酸或聚硅酸与铅发生了配位反应,生成了水溶性硅-铅配合物。综上,加硅降低碱性土壤铅生物有效性的机制与硅促进土壤液相、固相铅向无效态转化,抑制固相铅解吸等化学行为有关。