紫花苜蓿对垃圾渗沥液污染红壤的生态修复及响应机制研究

The leachate contaminated soil caused by non-standard landfill pollution and the leakage of sanitary landfills has become a serious problem in China. Red soil is chosen as the research material and alfalfa as the remediation plant. Physicochemical and leaching characteristics, soil enzymes, heavy metals would be investigated with the presence of alfalfa. Meanwhile, the response of physiological and ecological characteristics of alfalfa to different doses of leachate contamination are discussed. In addition, the optimizations of planting density and harvesting time are tried to improve the remediation efficiency. Two scientific items would be solved in our research. One is the remediation effect on basic characteristics and leaching risk of leachate polluted soils. The other is the response mechanism of alfalfa to leachate contamination. Prediction models based on the leaching characteristics are expected to be proposed during the study. The study is of great benefits for the development of phytoremediation technologies focused on leachate contaminated soils.

非正规填埋场和卫生填埋场渗漏引起的渗沥液污染土壤的修复已成为我国生活垃圾污染控制的难题。本项目选取我国广泛分布的红壤为研究土壤类型，以紫花苜蓿为修复植物，研究污染土壤的理化性质、土壤酶、易迁移态重金属含量、浸出液理化特征等，阐明苜蓿对渗沥液污染土壤的修复机制；在此基础上，揭示修复过程中紫花苜蓿生理生态特征对不同剂量渗沥液污染土壤的响应规律及机理，分析其对污染胁迫的耐受性；并通过优化种植密度和收割时间，寻求提高修复效率的有效技术措施。项目组拟重点解决两个科学问题：一是紫花苜蓿对渗沥液污染土壤本体特征与浸出风险的修复效应及机理；二是修复过程中紫花苜蓿对污染土壤的响应机理及其对渗沥液污染胁迫的耐受特征。通过本项目的研究，可望建立基于浸出特性的预测模型，并期望通过模型解析优化对修复过程的控制方案。本研究对发展针对渗沥液污染的土壤植物修复技术具有重要的科学意义和应用价值。

国内外有关渗沥液对土壤的污染事故时有发生，严重威胁生态环境和人类身体健康。研究组在前期研究垃圾渗沥液污染的基础上，针对渗沥液污染土壤的技术可行、效果稳定、经济合理的植物修复技术为目标，选取了紫花苜蓿为修复植物，在温室条件下，监测了污染土壤的理化性质、土壤酶、浸出液理化特征等，分析不同种植密度和收割时间时，污染土壤的各项特征参数的修复效果及特征；在此基础上，研究修复过程中的紫花苜蓿种子发芽率、生物量、光合作用等生理生态参数对不同剂量渗沥液污染土壤的响应特征及机理。研究发现渗沥液污染使土壤酸化，同时培养前期土壤中微生物活性增大，呼吸作用的加强会降低土壤pH，但随着土壤环境的稳定，紫花苜蓿表现出良好的改善土壤酸碱性的作用。通过监测土壤酶活性（蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶）的动态变化，发现紫花苜蓿的种植具有很好的促进酶活性的作用。植物实验表明低浓度渗沥液污染土壤对紫花苜蓿的生长有促进作用，而高浓度则表现负效应。研究渗沥液污染土壤的植物修复技术具有显著的工程应用潜力。研究有效的植物修复技术对我国固体废弃物引起的土壤污染具有深远理论和实际的意义，本项目研究结论及成果可为将来大规模土壤修复工程应用奠定基础。