本研究以牛骨和牡蛎壳两种动物源固体废弃物为原料制备富钙的磷酸盐和碳酸盐型改良剂，探究其在修复酸性多金属污染农田的长期效能及其对土著细菌群落的影响。跟踪评价了两种改良剂在108天内对污染土壤中Cd, Pd, Cu和Zn的化学形态转化和细菌群落结构的影响机制。结果表明，两种钙基改良剂在土壤最大持水量60%条件下对Cd, Pd, Cu和Zn有良好的长期钝化能力。并发现重金属的钝化效能与钙基种类有关，磷酸盐型对Cd、Zn 的钝化效果较好，而碳酸盐型对Pb、Cu的钝化效果较好。两种钙基改良剂均可通过表面吸附、离子交换、络合、沉淀和共沉淀等复杂多反应来降低重金属的迁移性。此外，两种钙基改良剂在108天内可显著提高土壤细菌群落多样性和丰富度，并驱使土壤中的优势细菌向减少金属离子的再溶解和促进养分循环的方向演变。本研究将为钙基矿物修复酸性多金属污染土壤的长期性和安全性提供支撑。

图1  钙基改良剂对土壤营养、重金属形态和细菌群落结构的影响（论文1）

此外，我们还将上述两种钙基改良剂用于探究蕹菜对土壤重金属的富集能力和抗氧化调节机制。结果表明，两种钙基改良剂能够显著降低土壤中Cd, Pd, Cu和Zn的生物可利用态水平，抑制重金属从“土→根→茎→叶”途径的转运，最终实现蕹菜中茎、叶中重金属含量的降低。当改良剂投加量为1%及以上时，蕹菜茎和叶中 Cd、Pb含量均低于国家食品中污染物限量（GB 2762-2017, Cd=0.2 mg·kg^-1, Pb=0.3 mg·kg^-1）。另一方面，施用改良剂后，蕹菜中的POD（过氧化物酶）、SOD（超氧化物歧化酶）和APX（抗坏血酸过氧化物酶）等抗氧化酶的活性也相应降低，这进一步证明钙基改良剂可缓解土壤重金属对蕹菜的胁迫作用。此外，与生石灰相比，钙基改良剂在污染土壤修复过程中对细菌群落的影响较小，更不易由于放热效应造成土壤板结。这项研究证实了钙基改良剂作为环保材料用于修复酸性多金属污染土壤和作物安全生产的可靠性和安全性，为将来大规模应用于农业系统提供依据。

图2 钙基改良剂对蕹菜体内重金属富集效应和根系细菌群落的影响（论文2）

论文1以“Remediation of Cd-, Pb-, Cu-, and Zn-contaminated soil using cow bone meal and oyster shell meal”为题发表于环境领域学术期刊Ecotoxicology and Environmental Safety上（https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.113073 IF: 7.129 Q1），论文2以“Application of bovine bone meal and oyster shell meal to heavy metals polluted soil: Vegetable safety and bacterial community”为题发表于环境领域学术期刊Chemosphere上（https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137501 IF: 8.943 Q1），文章由郑雄开同学主力贡献。欢迎感兴趣的同行关注。