本文主要以经济作物蓖麻(Ricinus communis L.)和向日葵(Helianthus annuus L.)为研究对象,以上海某工业搬迁遗址为试验污染场地,探讨了在野外大田实验条件下,不同生长时期的经济作物对重金属Cd和Zn的吸收富集特征,并据此对比分析了三种不同经济作物对Cd和Zn的修复潜力,从而为植物修复重金属污染土壤的实际应用提供科学依据。主要研究结果如下:(1)试验污染场地的重金属含量情况如下:Zn平均浓度为548.32 mg/kg(146.59~1618.66 mg/kg);Cu平均浓度为46.36 mg/kg(26.74~66.36 mg/kg);Cr平均浓度为116.47 mg/kg(85.31~239.02 mg/kg);Cd平均浓度为1.04 mg/kg(0.50~2.19 mg/kg)。(2)以《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ 350-2007)A级标准限值为参照,对比分析试验污染场地的重金属浓度可知,Cd和Zn是该研究区域土壤主要的污染元素,其中Zn的污染程度更为严重,覆盖范围更广。(3)运用Hakanson潜在生态危害指数法评价试验场地的重金属生态危害特性,各单一重金属的潜在生态危害排序为Cd>Cu>Zn>Cr,其中Zn、Cr、Cu对研究区域造成的潜在生态危害程度均为轻微,Cd则为强潜在生态危害,重金属对研究区所形成的综合潜在生态危害为中等。因此,在本实验中选定Zn和Cd作为研究经济作物原位修复重金属污染土壤的重金属元素。(4)由于试验污染场地的重金属污染浓度分布不均,本文采用显著性差异分析的统计学方法对所有样方的重金属浓度进行分析,将试验场地根据重金属污染浓度的高低分为不同的组别,消除土壤重金属污染异质化的影响,从而进一步考察土壤重金属污染浓度对植物生物量、组织器官内重金属浓度和重金属积累量的效应。土壤镉锌复合污染胁迫对蓖麻的生长具有一定的抑制作用,随着生长时间的延长,蓖麻生物量增加的幅度呈现出先上升后下降的趋势。蓖麻根和茎中的Cd浓度随着土壤中Cd浓度的增加表现为先增加后降低,根、茎、叶和果实中Cd浓度梯度整体上为根>茎>叶>果实。蓖麻根和茎中Zn浓度随着生长时间的延长而减小。蓖麻根、茎、叶中Cd和Zn富集量随着生长时间的延长而明显增大,且地上部重金属富集量均高于根部。(5)随着土壤Cd和Zn污染浓度的增加,30天和120天俄罗斯向日葵(Helianthus annuus var.Russian)根、茎、叶和果实中Cd和Zn的浓度均呈现出先增加后降低的趋势,说明当土壤中重金属浓度过高时,会抑制俄罗斯向日葵吸收重金属的能力。在各个生长时期内,俄罗斯向日葵地上部分重金属的浓度和富集量均显著高于根部,表明俄罗斯向日葵易于将根部Cd和Zn向地上部转移,具有一定的植物修复潜力。(6)在普通向日葵(Helianthus annuus var.Chinese)生长时期内,随着土壤Cd和Zn浓度的增加,根、茎、叶和果实中Cd和Zn浓度随之先增加后降低,表明普通向日葵吸收Cd和Zn的能力会受到土壤中过高浓度重金属的抑制。普通向日葵根部和地上部重金属富集量随着生长时间的延长而明显增大,且地上部分重金属富集量均明显高于根部。(7)与蓖麻和普通向日葵相比,俄罗斯向日葵修复Cd和Zn污染场地的潜力和效益均最高。120天时收获俄罗斯向日葵可以去除土壤中Cd达2.03 g/ha,且收获植株中富含50.34 GJ/ha能量。60天时收获俄罗斯向日葵可以去除土壤中Zn 305.08 g/ha,而收获植株用做能源能产生49.6 GJ/ha的热值。因此,选择向日葵这种经济作物作为修复重金属污染场地的修复植物,同时具有一定的修复效果和经济价值。