电子垃圾拆解区镉污染稻田土壤修复：从实验室到田间的生物炭与石灰联合改良策略研究

本研究系统评估了生物炭（Biochar, PB/CB）与石灰（Lime, LS/AS）单一及联合施用对电子垃圾拆解区周边镉（Cd）污染稻田土壤的修复效能。通过多尺度实验（实验室培育-温室盆栽-田间试验）证实，石灰单独施用（5.26 t ha?1）或与花生秸秆生物炭联用（2.64 t ha?1 LS + 1.92 t ha?1 PB）可降低土壤有效态Cd约90%，使稻米Cd含量下降50%并低于国家安全标准（0.2 mg kg?1），核心机制为酸碱度调控与Cd钝化，为重金属污染土壤的绿色修复提供关键技术支撑。

　　

Highlight

通过多尺度实验（实验室培育、温室盆栽及田间试验）筛选出可有效修复电子垃圾拆解区周边镉（Cd）污染稻田土壤的改良剂：石灰（LS）及其与花生秸秆生物炭（PB）的组合表现出最优潜力。田间应用表明，5.26 t ha^?1 石灰或“2.64 t ha^?1 LS + 1.92 t ha^?1 PB”组合可使土壤有效态Cd降低约90%，稻米Cd含量下降约50%，达到中国食品安全限值（0.2 mg kg^?1）以下。

Soil pH under different treatments

为快速筛选适宜改良剂，本研究通过培育实验比较了两种生物炭（CB与PB）、两种无机碱性材料（碱渣AS与石灰石LS）及其与生物炭复合物（AS+PB与LS+PB）在不同施用量（共19个处理）下对稻田土壤酸度的改善效果。结果表明，所有改良剂均显著提高土壤pH，且用量越高效果越强。在生物炭中，PB的改良效果优于CB；而无机材料中LS表现优于AS。

Performance of different amendments in remediating Cd-contaminated soil

我们的盆栽、温室及田间试验证明，石灰（LS）以及石灰与花生秸秆生物炭联用（LS+PB）可有效修复电子垃圾拆解区周边稻田土壤中的Cd污染。田间条件下，施用5.26 t ha^?1（相当于2.19 g kg^?1）石灰显著降低土壤有效态Cd（降幅90%）和稻米Cd含量（降幅46%，从对照的0.287 mg kg^?1降至0.156 mg kg^?1）。组合处理（LS+PB）同样表现出优异性能，凸显其协同修复潜力。

Conclusion

通过实验室培育、温室盆栽与田间试验的多尺度验证，本研究表明：单独施用石灰或将其与花生秸秆生物炭联用，是一种高效且经济可行的原位钝化策略，可显著降低电子垃圾拆解区酸性稻田土壤中的Cd活性并抑制其在稻米中的积累。其优异性能主要归因于这些改良剂对土壤酸度的显著缓解作用。