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重金属复合污染土壤修复一直是污染土壤修复研究的热点和难点。由于单一修复技术难以达到去除多种重金属的目的，因此多种修复技术联合应用已成为土壤重金属复合污染修复技术的发展趋势。电动-植物修复技术是一种新型的联合修复技术，但其修复原理和机制及对土壤性质的影响并不清楚。本文通过温室盆栽试验和水培试验研究了不同电场施加方式对电动-植物修复中植物吸收重金属的影响，利用差速离心和连续提取技术研究了直流电池对植物体内重金属亚细胞分布和化学结合形态的影响，阐明了直流电场对土壤重金属形态和植物吸收重金属的影响机制，评估了电动-植物联合修复对土壤理化性质和生物学性质的影响，为电动-植物联合修复技术的应用提供了理论依据和技术支持。本文的主要研究结果如下：
(1)不同电场施加方式(施加电压均为2 V cm-1)对植物生物量和重金属含量的影响有显著差异。直流电场处理降低了植物地上部生物量，显著提高了植物地上部对重金属的吸收和积累，增加幅度从15％到97％；而交流电场对植物生物量和重金属含量均没有显著影响。不同电场处理对植物地下部重金属含量影响不明显，仅黑麦草地下部Cu含量在固定直流电场(FDC，Fixed direct-current electric field)和交换直流电场(EDC，Exchangeddirect-current electric field)处理中明显增加，含Pb量在FDC处理显著增加。施加电场处理后，黑麦草对Cu和Zn的转移系数和生物富集系数，溜溜菜和竹芥菜对Cu、Pb、Zn的转移系数和生物富集系数均有一定程度提高，FDC处理尤为明显。
(2)直流电场(1 V cm-1)与EDDS联合使用显著提高了黑麦草地上部Cu的含量，从178 mg kg-1增加到387-465 mg kg-1，同时显著提高了黑麦草对Cu和Zn的转移系数。单一电场处理对黑麦草地上部生长具有一定的促进作用，地上部生物量从16.4 g盆-1增加到17.9 g盆-1，但固定直流电场更有利于黑麦草地下部生长和对Cu的吸收。相对于固定直流电场，交换直流电场能保持土壤维持在起始pH值(7.5)左右，可避免使用单向电场导致土壤pH过酸(3.8)和过碱(9.2)。
(3)通过盆栽试验研究了在不同施加电压(0，1，2，4 V cm-1)条件下固定直流电场对小麦、雪里蕻和印度芥菜吸收重金属的影响机制，分析了土壤pH、EC、重金属有效态和电场强度等与植物体内重金属含量之间的关系。结果显示，在相同施加电压条件(2 V cm-1)下，未种植植物的处理电流要显著高于种植植物的处理；小麦和雪里蕻的地上部生物量与未施加电场对照相比均有一定程度下降；电场处理下小麦地下部生物量明显下降，而雪里蕻地下部生物量和印度芥菜地上、地下部生物量变化不大。电场处理降低了小麦地上部和地下部重金属含量，但却提高了雪里蕻和印度芥菜体内重金属含量，尤其促进了印度芥菜对Pb的吸收.电场处理后，不同位置土壤中的重金属有效态含量发生了显著变化，其与印度芥菜体内重金属含量之间有一定相关性。施加电压大小显著影响了印度芥菜对重金属的吸收，高施加电压降低了印度芥菜体地上部的重金属含量，而2 V cm-1是较为合适的电场强度。
(4)为了避免电场作用下土壤性质变化对植物吸收重金属的影响，通过水培试验研究了不同强度的直流电场对印度芥菜吸收重金属的直接影响。结果表明，不同强度的电场处理对印度芥菜叶中Cd含量影响不大，却显著增加了印度芥菜根对Cd的吸收，其中以20 mA处理中根Cd含量最高，且显著提高了根细胞壁对Cd的积累，降低了细胞质和细胞器组分对Cd的积累。中等强度的电场(如10 mA和20 mA)能够促进根中Cd从易移动的FNaCl态向活性较低的FHAc态和FHCl态转移。同时电场处理还明显增加植物体内FHCl态和Fr态的分布率，增加了植物对Cd的固定和积累。
(5)电动-植物联合处理后，分析和评估了土壤基本性质和生物学性质的变化。研究表明，联合处理降低了阳极附近土壤的pH，增加了阴极附近土壤pH和阳极附近土壤的EC，且施加电压越高影响越大，植物的存在减缓了土壤pH和EC的变化；联合处理对土壤速效养分的增加均有促进作用，硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾的平均含量分别为对照的0.90-3.49倍、0.98-1.08倍、1.08-1.55倍和1.07-1.11倍，其中硝态氮和有效磷含量在阳极附近土壤有明显积累现象，速效钾在阴极附近土壤积累，而铵态氮在土壤中的分布表现为两极附近土壤含量升高，中间部分土壤变化不大。联合处理对土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均有一定抑制作用，但却显著提高了电极附近土壤的基础呼吸。
(6)研究了直流电场对土壤酶活性的影响机制，同时还利用纯品蔗糖酶和过氧化氢酶研究了直流电场对磷酸盐缓冲溶液中纯品酶活性的直接影响。结果表明，不同电场强度对溶液中蔗糖酶的酶活性没有明显影响。但却显著降低了过氧化氢酶的酶活性。土壤酶活性在电动处理后也发生了明显改变，土壤脲酶和酸性磷酸酶活性均有所下降，而蔗糖酶和过氧化氢酶活性则增大。相关分析表明，土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与土壤pH、EC和DOC均有显著相关性，而过氧化氢酶则与DOC有显著相关性。多元线性回归模型表明，土壤EC和DOC是蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的主要影响因子，但脲酶与各项土壤性质之间均无相关性。