引言
疏浚沉积物的处置是全球废物管理领域日益关注的问题，特别是在港口和码头维护作业的背景下 (Dorleon et al., 2025)。疏浚导致全球每年产生超过 6 亿立方米的海底沉积物，但目前不到 1% 被回收 (Ara?a et al., 2025)。
港口通常是重要工业活动的场所，导致其沉积物中积累了金属和持久性有机污染物 (Birch et al., 2015a, Birch et al., 2015b, Wikstr?m et al., 2024)。与有机污染物不同，金属不会降解。由于其容易进入食物链和高生物有效性，以及其毒性，水生生态系统中的金属对生态和人类健康构成重大风险，是全球关注的问题 (Baran et al., 2023)。
因此，管理底部沉积物的技术旨在通过降低其溶解形态的迁移率并将它们转化为更稳定、非迁移的组分来封存金属，以协助其修复 (Baran et al., 2024, Todaro et al., 2020, Ra?enovi? et al., 2024)。如今管理重金属污染沉积物的两个主要选项是疏浚（异位修复）和覆盖（原位修复）(Wikstr?m et al., 2021, Zhang et al., 2021)。在两种方法中，重金属固定化都是一个关键过程 (Todaro et al., 2020)。这些策略侧重于通过增强沉积物的金属吸附、沉淀和络合能力来改善金属固定化 (Lwin et al., 2018)。固定化通常涉及使用廉价的有机或矿物天然材料、工业废物或结合剂，通过物理混合（或分层覆盖）与底部沉积物结合以结合重金属并降低其迁移率 (Baran et al., 2024, Afolayan et al., 2025)。建议用于修复底部沉积物中金属的吸附剂包括石灰材料、磷酸盐矿物、粘土矿物、有机材料和工业副产品（灰、纤维素废物、生物炭、白云石）(Zhang et al., 2021, Koniarz et al., 2022)。
悉尼港是世界上最受金属污染的港口之一，由于 200 多年的广泛城市化和工业化，有毒沉积物覆盖了大片区域 (Birch et al., 1999, Birch et al., 2015a, Birch et al., 2015b, Birch, 2024)。此外，雨水是金属的重要来源，但进入河口的水中金属的来源仍然存在相当大的争议 (Birch, 2024)。在悉尼，工业废物被交付到污水系统并离岸处置。这使得道路来源的废物成为雨水系统和河口环境中金属的主要贡献者。正如我们之前的研究所表明，悉尼港底部沉积物的修复或潜在环境使用存在问题，不仅是因为重金属污染，还因为在任何修复过程中都存在盐度问题 (Baran et al., 2026)。
本研究考察了使用泥炭和石灰固定金属并最小化盐度的有效性。泥炭由 90% 以上的有机物组成。当添加到基于底部沉积物的混合物中时，泥炭提供有机物质和养分，防止底物的硬化并改善其持水能力 (Lee et al., 2013, Younas et al., 2021)。它主要含有木质素和纤维素，具有极性官能团，包括醇、醛、酮、酸、酚羟基和醚 (Younas et al., 2021)。这些官能团可以参与化学键合，因此泥炭被认为是去除重金属的有效吸附剂 (Stanislawska-Glubiak et al., 2015)。此外，泥炭缓解过多的盐分积累，确保有效的沉积物修复 (Lee et al. 2013)。石灰是最常用于中和土壤 pH 值、改善植物生长条件和限制植物对重金属吸收的材料 (Palansooriya et al., 2020)。与使用钙化合物固定沉积物中重金属相关的机制包括：增加颗粒的负电荷；形成具有强吸附特性的羟基化合物；以氢氧化物或碳酸盐的形式沉淀金属；以及由于微生物活性增加而封存金属 (Lwin et al., 2018, Todaro et al., 2020, Ra?enovi? et al., 2024, Qin et al., 2026)。
虽然石灰和泥炭的使用已被许多作者研究，但尚未对同时使用这两种材料进行全面、多方面和实用的研究。石灰和泥炭是具有协同特性的天然添加剂，为修复过程创造了理想的环境。因此，本研究的新颖性在于对两种常提议的环境友好材料——泥炭和石灰——在底部沉积物修复中不同剂量应用的多方面综合评估。提出的方法学将化学、物理化学、生态毒理学以及表面和孔结构分析整合在一个综合研究中。这种多学科方法在沉积物修复和金属迁移率的研究中很少被报告。除了环境效益外，材料的选择也旨在保持材料成本低廉，以便修复方法的设计可持续且实用。这两种材料在文献中都有充分记载，易得，社会可接受且相对便宜，这在修复过程中至关重要。我们研究的另一个重要方面是，尽管目前科学文献中已有大量关于在农业和环境保护中使用淡水水库底部沉积物的数据，但关于将海洋或港口沉积物用于此类目的的研究仍然很少，这突显了本研究的创新性。
本研究的目的旨在 1) 通过泥炭和石灰改善港口底部沉积物的吸附特性，2) 通过评估改良剂对金属吸附容量的影响来降低金属迁移率并最小化沉积物中的盐度，3) 评估混合物的生态毒性。
