| 生物炭对塑料-镉复合污染土壤的修复及苋菜生长的影响 |
| 摘要点击 1554 全文点击 30 投稿时间：2025-04-24 修订日期：2025-09-30 |
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| 中文关键词 大塑料 微塑料 镉 复合污染 生物炭 苋菜 |
| 英文关键词 macroplastics microplastics cadmium co-contamination biochar Amaranthus mangostanus L. |
| DOI 10.13227/j.hjkx.202504290 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 曹艳晓 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | caoyanxiao@zuel.edu.cn | | 杨江秀 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | | | 陈诺 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | | | 徐鑫宇 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | | | 吴俊锋 | 武汉瑞景生态环境有限公司, 武汉 430074
武汉绿之地环保节能科技有限公司, 武汉 430073 | | | 李鸿鹄 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | | | 侯静涛 | 华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070 | | | 张敬东 | 中南财经政法大学信息工程学院, 环境与健康研究中心, 武汉 430073 | |
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| 中文摘要 |
| 通过盆栽试验，研究生物炭对不同添加量（0.1%和1%）和粒径的聚丙烯塑料-镉（Cd）复合污染土壤理化性质、Cd生物有效性及苋菜生长特性的影响. 结果表明，在低添加量（0.1%）塑料-Cd组中，生物炭显著提升了土壤阳离子交换量、铵态氮和有效磷含量，增幅分别达到4.14%~22.75%、92.82%~130.57%和2.86%~18.91%；而在高添加量（1%）塑料-Cd组中，土壤pH值和可溶性有机碳含量增幅更大. 在低添加量塑料-Cd组中，生物炭通过物理吸附和化学钝化显著降低了土壤有效态Cd含量、苋菜Cd含量和苋菜Cd富集因子，降幅分别为10.29%~23.35%、4.40%~39.06%和10.92%~34.45%. 然而，在高添加量塑料-Cd组中，生物炭反而促进了苋菜对Cd的吸收，且塑料粒径越小，苋菜Cd积累量越高. 此外，生物炭显著提高了苋菜的生物量和抗氧化酶活性，在低添加量、大粒径塑料污染下，其效果尤为显著. 冗余分析和偏最小二乘路径模型表明，生物炭通过吸附固定Cd、改善土壤理化性质与养分有效性、抑制塑料-重金属协同效应和激活植物抗氧化系统来缓解复合污染胁迫. 综上，在低添加量塑料-Cd污染土壤中，稻壳生物炭可显著改善土壤理化性质，降低Cd生物有效性并促进植物生长；而在高添加量塑料-Cd污染土壤中，需采用生物炭与植物修复的联合策略. |
| 英文摘要 |
| A pot experiment was conducted to investigate the effects of biochar on soil properties， cadmium （Cd） bioavailability， and amaranth （Amaranthus mangostanus L.） growth in soils co-contaminated with polypropylene （PP） plastics and Cd， across varying PP dosages （0.1% and 1%） and particle sizes. The results indicated that in low-dose （0.1%） plastic-Cd co-contaminated soil， biochar significantly increased soil cation exchange capacity， ammonium nitrogen， and available phosphorus by 4.14%-22.75%， 92.82%-130.57%， and 2.86%-18.91%， respectively. In contrast， in high-dose （1%） plastic-Cd co-contaminated soil， greater increases in soil pH and dissolved organic carbon content were observed. Biochar reduced the available Cd content， amaranth Cd content， and the Cd enrichment factor of amaranth in low-dose plastic-Cd co-contaminated soil by 10.29%-23.35%， 4.40%-39.06%， and 10.92%-34.45%， respectively， primarily through physical adsorption and chemical passivation. However， in the high-dose plastic-Cd co-contaminated soil， biochar unexpectedly promoted Cd uptake by amaranth， with greater Cd accumulation observed under smaller plastic particle sizes. Furthermore， biochar significantly increased amaranth biomass and antioxidant enzyme activity， exhibiting more pronounced effects under conditions of low-dose and large-size plastic contamination. Redundancy analysis and partial least squares path modeling revealed that biochar alleviated co-contamination stress by adsorbing and immobilizing Cd， improving soil physicochemical properties and nutrient availability， suppressing the plastic-heavy metal synergistic effect， and activating the plant antioxidant defence system. In conclusion， rice husk biochar significantly improved soil physicochemical properties， reduced Cd bioavailability， and promoted plant growth in low-dose plastic-Cd co-contaminated soil. For high-dose plastic-Cd contamination， a combined strategy of biochar with phytoremediation is required to enhance Cd immobilization. |
