从废弃物到解决方案：利用白云石副产品修复退化土壤

《Journal of Environmental Management》：From waste to solution: Valorisation of a dolomite by-product for degraded soil rehabilitation

本研究评估了白云石副产品（D）与蚯蚓粪（VC）或生物炭（B）协同修复酸性、Cu-Zn-As污染土壤的效果及对多花黑麦草（L. multiflorum）的植物稳定化作用。结果表明，D显著提高土壤pH（3.1→8.3–8.5）、CEC（23→65–81.9 cmol(+)/kg）和养分，有效固定Cu（<10 mg/kg）和Zn（<65 mg/kg）。VC促进As溶解，但D与VC协同可降低As活性。所有处理均支持植物生长，其中SV（D+VC）生物量最高，且重金属固定率>90%。该方案为循环经济中利用工业副产品修复污染土壤提供了有效策略。

　　在现代社会，随着工业化和采矿活动的不断发展，土壤污染问题日益严重，尤其是那些因酸化和重金属污染而变得贫瘠的土壤。这类土壤的修复不仅对环境治理至关重要，还直接影响农业生产和生态系统的健康。近年来，科学家们致力于寻找可持续、经济可行的土壤修复方案，以实现资源的循环利用和环境的改善。本文探讨了一种可能的解决方案，即使用一种细磨的白云石副产品，单独或与蚯蚓粪肥（Vermicompost, VC）或生物炭（Biochar, B）结合，对受采矿影响的土壤进行修复，并通过种植高羊茅（Lolium multiflorum）实现植物稳定化（Phytostabilisation）。

白云石是一种常见的天然矿物，主要由碳酸钙镁组成，具有显著的碱性特性，能够有效中和土壤酸性，提高土壤的pH值，从而改善土壤的化学环境。在本研究中，实验设计包括五种不同的土壤改良方案：未改良的对照组（S）、仅添加白云石副产品（SD）、仅添加蚯蚓粪肥（SV）、仅添加生物炭（SB）、白云石副产品与蚯蚓粪肥的混合（SVD）以及白云石副产品与生物炭的混合（SBD）。这些处理在温室盆栽试验中被评估，以观察其对土壤化学性质、金属（类金属）生物可利用性以及植物生长的影响。

实验结果表明，白云石副产品能够显著中和土壤酸性，将pH值从3.1提升至8.3–8.5，这一变化对土壤的化学性质产生了深远的影响。同时，白云石的加入大幅提升了土壤的阳离子交换容量（CEC），从23.0增加到65.5–81.9 cmol(+)/kg，从而改善了土壤的持肥能力。相比之下，蚯蚓粪肥和生物炭的加入对pH值的提升作用较弱，但它们在增加有机质和养分方面表现突出。值得注意的是，蚯蚓粪肥与白云石副产品的结合（SVD）在降低可提取的铜（Cu）和锌（Zn）方面效果尤为显著，将它们的生物可利用性降低了超过90%，同时有效控制了砷（As）的迁移性。而生物炭与白云石的混合（SBD）虽然提高了pH值和CEC，但在降低锌的生物可利用性方面效果有限，甚至在某些情况下会促进锌的释放。

实验还发现，蚯蚓粪肥的加入显著增加了土壤的有机碳（OC）和总氮（N）含量，同时提高了土壤的肥力指标，为植物生长提供了有利条件。然而，蚯蚓粪肥也导致了砷的生物可利用性增加，这可能是由于其富含磷（P）和可溶性有机质（DOC），这些物质能够促进砷的释放。因此，在实际应用中，建议将蚯蚓粪肥与含铁丰富的吸附剂结合使用，并合理管理磷的输入，以减少砷的迁移风险。

此外，研究结果还表明，高羊茅在所有改良土壤中都能成功生长，其中蚯蚓粪肥处理的土壤（SV）中植物生物量最高。这表明，通过改良土壤的化学性质和物理结构，可以为植物提供一个更适宜的生长环境。同时，高羊茅对铜和锌的生物富集能力较强，但在砷的富集方面则较为有限，这可能与其对砷的耐受性和土壤中砷的迁移性有关。

研究还评估了不同处理对土壤碳封存能力的影响。结果显示，蚯蚓粪肥处理（SV）在碳封存方面表现最佳，其次是生物炭处理（SB），而白云石副产品单独使用（SD）或与生物炭混合（SBD）则效果较弱。这一发现与蚯蚓粪肥的高有机质含量和其对土壤结构的改善作用有关，这些特性促进了土壤中有机碳的稳定。相比之下，生物炭虽然能够提供大量的碳，但由于其化学稳定性较高，碳封存的效果不如蚯蚓粪肥显著。

本研究强调了将白云石副产品与蚯蚓粪肥结合使用在受采矿影响的土壤修复中的潜力。这种结合不仅能够有效中和土壤酸性，还能显著降低铜、锌和砷的生物可利用性，同时支持植物的稳定化和生长。这种方法符合循环经济的原则，能够减少对天然石灰石的依赖，降低运输和填埋带来的温室气体排放，同时为工业副产品提供了一种新的用途。

从环境管理的角度来看，这种方法为处理大量工业废弃物提供了可行的解决方案。白云石副产品在生产过程中产生的数量庞大，其高碱性和丰富的钙、镁离子使其成为一种理想的土壤改良剂。然而，其在土壤中的应用仍需进一步研究，特别是在长期效果和生态影响方面。此外，研究还指出，生物炭的加入虽然能够提升土壤pH值和CEC，但在某些情况下可能与白云石副产品产生相互作用，影响其对特定金属的固定能力。

总体而言，本研究为受采矿影响的土壤修复提供了一种新的策略，即通过将白云石副产品与蚯蚓粪肥结合使用，实现土壤功能的恢复和重金属污染的控制。这一方法不仅具有环境友好性，还能够促进植物的生长，为生态恢复提供支持。然而，在实际应用中，仍需进一步优化处理方案，以确保所有金属（类金属）的迁移性都被有效控制，同时兼顾土壤的碳封存能力和植物的生长需求。