不同污染水平下潜在毒性元素污染土壤的植物稳定化循环利用研究

为解决潜在毒性元素(PTEs)污染土壤修复过程中植物生物质管理难题，研究人员开展了一项创新性循环利用研究。该研究通过7种植物组合在Pb(>2000 mg kg-1)和Zn(约14000 mg kg-1)污染土壤中的栽培实验，评估了植物灰分作为土壤改良剂或肥料的可行性。结果表明该方法能改善土壤质量、降低毒性，并为污染土壤修复提供了可持续的循环解决方案。

　　

在环境污染治理领域，重金属污染土壤修复一直是个棘手难题。传统物理化学修复方法成本高昂且易造成二次污染，而植物修复技术虽环境友好，却面临一个关键瓶颈：如何处理大量积累重金属的植物生物质？这些"特殊垃圾"若处置不当，反而可能成为新的污染源。西班牙科学研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的最新研究，为解决这一难题提供了创新思路。

研究人员独辟蹊径，将植物修复、生物能源生产和灰分循环利用三个环节有机结合，构建了一个完整的污染土壤修复闭环系统。该研究选取7种具有重金属耐受性的典型植物，包括多年生灌木、盐生植物和农作物，在铅锌污染程度不同的两种土壤（矿山土壤和农业土壤）中进行配对栽培实验。特别值得注意的是矿山土壤中锌含量高达约14000 mg kg^-1，铅含量也超过2000 mg kg^-1，属于典型的重度污染环境。

研究采用多学科交叉方法，包括植物生物量测定、灰分理化性质分析、重金属形态连续提取技术，以及微生物生物量、种子萌发和甲壳类死亡率等生物毒性测试。通过系统评估植物组合修复效果和灰分特性，探索了将燃烧灰分重新作为土壤改良剂或肥料使用的可行性。

【Soils characteristics: effects of compost addition and plants cultivation】

研究发现，在矿山土壤中添加堆肥(MINE+)可略微提高土壤pH值、总氮(TN)和总有机碳(TOC)，同时增加锌的DTPA提取率。植物栽培后，土壤pH值接近中性，电导率(EC)显著降低。值得注意的是，虽然重金属有效态(DTPA提取)未显著减少，但所有植物组合均有效降低了土壤毒性，其中芥菜(B. juncea)、粘菊(D. viscosa)和朝鲜蓟(C. cardunculus)表现尤为突出，在相应土壤中生物量产量最高。

【Conclusions】

研究得出三个重要结论：首先，不同植物组合与堆肥联用能有效降低土壤毒性并改善土壤健康状况；其次，植物灰分中重金属含量高表明燃烧过程污染物损失少，且重金属形态分析显示镉锌主要与柠檬酸铵结合(39-94%)，铅则主要被Na-EDTA提取(43-85%)；最后，低至中度重金属含量的植物灰分可作为土壤改良剂或无机肥替代品，实现资源循环利用。

这项研究的创新价值在于首次系统评估了植物稳定化-生物能源-灰分回用这一完整链条的可行性。通过建立污染土壤修复的循环经济模式，不仅解决了植物修复产生的生物质处置难题，还创造了额外的经济价值。特别是重金属形态特异性提取的发现，为定向资源回收提供了理论依据。该研究为重金属污染场地修复提供了一种环境友好、成本效益高的可持续解决方案，对推动绿色修复技术发展具有重要意义。