农业土壤重金属去除与养分协同增效：基于菠萝皮废弃生物质的新型复合淋洗剂开发与应用

本研究针对农业土壤重金属污染治理中传统淋洗剂材料消耗高、效率低的问题，创新性地利用菠萝皮(PP)等农林废弃物开发生物质衍生淋洗剂，通过复合柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸(EDTA)构建CA+PP和EDTA+PP复合淋洗体系。研究发现该体系对Cd和Cu的去除效率最高提升420.9%和403.7%，两阶段连续淋洗(CA+PP-H2O/EDTA+PP-H2O)使去除率分别达61.0%和54.1%，同时显著提升土壤有机碳(SOC)、氮磷钾等养分含量。该技术为重金属污染农田修复提供了高效环保的解决方案。

　　

随着工业化进程加速，我国19.4%的农田土壤遭受重金属污染，其中镉(Cd)和铜(Cu)因其毒性强、易积累的特性严重威胁农产品安全和人体健康。传统修复技术面临成本高、二次污染等问题，而农林废弃物资源化利用为绿色修复提供了新思路。中国科学院的研究团队在《Environmental Technology》发表研究，通过开发菠萝皮(PP)基复合淋洗剂，实现了重金属去除与土壤改良的双重目标。

研究采用土壤柱淋洗实验结合BCR连续提取法，优化了6种农林废弃物的淋洗参数。通过FTIR和HPLC-MS分析揭示了PP中羧基、羟基等活性官能团与重金属的络合机制，建立了两阶段连续淋洗新工艺。样本来自烟台苹果园和长沙水稻田的污染土壤(0-20 cm表层)。

研究结果显示，菠萝皮淋洗剂(PP)在50 g L^-1浓度、pH 3.0、液固比1:5条件下，对Cd和Cu的去除效率分别达32.17%和21.51%。复合CA+PP和EDTA+PP体系通过协同效应，去除效率较单一试剂提升1.8-4.2倍。FTIR证实PP富含羧基(1740-1600 cm^-1)和羟基(3650-3200 cm^-1)等活性基团，HPLC-MS检测到CA+PP中有机酸含量高达15234 mg L^-1。

两阶段淋洗工艺(EDTA+PP-H₂O)使果园土壤Cd、Cu去除率达40.1%和54.1%，旱地土壤达61.0%和19.2%。BCR分级显示可交换态Cd降低78.8%，生态风险指数E_r^Cd从55.42降至28.98。同时土壤SOC提升13.3%，速效磷(AP)增加230.9%，但阳离子交换量(CEC)有所下降。

该研究创新性地将废弃物资源化与土壤修复结合，证实PP衍生淋洗剂通过酸活化、络合和离子交换三重机制实现重金属去除。技术经济性显著，工业级CA(1.7元 kg^-1)和EDTA(20元 kg^-1)的成本远低于试剂级产品。研究为发展"重金属去除-土壤改良"协同修复技术提供了理论支撑，对实现农业绿色低碳发展具有重要实践意义。未来需开展田间验证和全生命周期评价，进一步优化工艺参数。