土壤中重金属镉污染已成为全球较为严重的环境问题之一。土壤中的重金属镉易被植物富集而进入食物链,最终导致农业损失和影响人类健康,因此土壤镉污染的修复是非常迫切的。为了降低土壤修复成本,促进资源循环利用,以工业废弃物作为固定化材料治理镉污染土壤成为热门的研究课题之一。本文以工业废弃物磷矿渣(phosphorus slag,PS)为固定化材料,通过吸附实验和土壤培养实验研究了磷矿渣对镉的吸附特性和磷矿渣固定土壤中镉的能力,并通过土柱淋洗实验,考察在模拟酸雨下磷矿渣固定化修复镉污染土壤后镉和磷释放。另外,通过盆栽实验研究了无机材料(磷矿渣,PS)和有机材料(啤酒渣,BL;啤酒渣生物炭,BC)单独和联合处理对土壤养分、土壤镉形态、土壤酶活性和土壤微生物群落结构多样性的影响,以及对小白菜的生长生理特性和Cd的积累的影响。研究结果如下:(1)吸附实验结果表明,在镉污染溶液(22.41 mg/L)中,PS(45 g/L)对镉的去除率达到96.62%,并在60 min达到平衡,溶液p H值、温度和初始镉浓度的增加均能增加单位吸附量。准二级动力学模型和Langmuir模型可以较好地描述吸附过程,结合热力学研究结果表明,PS对溶液中镉的吸附是一个吸热、自发的化学吸附过程。2 g/L的PS处理Cd(Ⅱ)污染溶液(2.08 mg/L)后,镉含量可满足国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质的要求(0.005 mg/L),而且磷的释放达到该标准五类水质要求(0.4 mg/L),不会对环境造成二次污染。(2)土壤培养实验结果表明,PS与其他几种固定化材料(粉煤灰、生物炭、腐殖质、牛粪、沸石、石灰)相比有更好的固定化效果。PS固定化处理后,土壤中镉形态的变化在第三周达到平衡,土壤中可交换态的镉随着PS添加量的增加而减少。添加2%的PS使土壤中可交换态的镉降低了99.69%,基本已被吸附完全。另外,土壤的p H值、电导率、阳离子交换能力、有效磷和有效硅也随PS添加量的增加而增加。(3)室内土柱模拟酸雨淋洗实验结果表明,在酸雨下土壤淋出液p H随着模拟酸雨p H值的降低而降低,添加PS可以增加淋出液的p H,降低镉含量。同时PS中磷的释放也增加了淋出液中磷的含量,但淋出液的磷含量和镉含量均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的五类水质要求(总磷含量0.4 mg/L;镉含量0.01 mg/L),镉和磷的释放对周围水体污染的风险较小。(4)盆栽实验结果表明,三种固定化材料(PS、BL和BC)单施或联合应用均能降低土壤中可交换态的镉和镉在小白菜中的积累其中磷矿渣单施处理组(PS)和磷矿渣与啤酒糟联合处理组(PS+BL)土壤中可交换态镉降低效果最显著(PS处理组降低了91.2%,PS+BL处理组降低了64.0%)。但是PS处理组会降低土壤有机质含量、土壤酶活性(脲酶和蔗糖酶)、AWCD值(平均吸光值)和微生物群落多样性指数(Shannon指数、Simpson指数和Mclntosh指数)。而PS与BL联合处理则可以提高土壤有机质含量、土壤酶活性和微生物群落多样性指数。因此,PS和BL联合施用效果更好。