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随着我国工业化和城市化的飞速发展，我国所面临的土壤问题也日益严峻。其中土壤重金属污染和土壤荒漠化是两类非常严重的土壤问题，已引起越来越多人的密切关注。原位钝化法和保水剂添加法分别是治理重金属污染土壤和土壤荒漠化的常用方法，但是传统的钝化修复剂和保水剂通常存在成本高、难降解、容易造成二次污染等缺点，在实际应用中会给土壤造成许多不良影响。针对上述问题，本工作使用了低成本、可降解、低毒性的高分子——二硫代氨基甲酸壳聚糖(DTC-CTS)和聚乙烯醇(PVA)来分别作为土壤修复剂和保水剂，探究了这两类材料在治理重金属污染土壤和增强沙土保水能力方面的效果。具体内容如下: 1.合成了一种含有强螯合基团的壳聚糖衍生物——二硫代氨基甲酸壳聚糖，用红外光谱(IR)、核磁光谱(1H NMR)、X射线衍射光谱(XRD)和元素分析等对产物进行了表征，验证了产物成功的制备。进行了二硫代氨基甲酸壳聚糖在水中对Cd(Ⅱ)的吸附实验，验证了其对Cd(Ⅱ)的吸附能力，其吸附过程符合Langmuir等温方程式。 2.将不同量的DTC-CTS添加到方法方法人工Cd污染土壤中，使用温室盆栽的方法种植拟南芥作为模式植物，通过测定植物的生物量、叶绿素含量和植株中的Cd含量，来检验DTC-CTS修复Cd污染土壤的效果。结果表明，在较低的添加量的情况下(0.016％～0.16％)，DTC-CTS可以显著改善Cd污染土壤中拟南芥的生长状况:植物中的Cd含量最高可以降低50％，生物量和叶绿素的含量也可以恢复到正常条件下的水平。作为一种可降解、低毒性的土壤修复剂，DTC-CTS可以实现对土壤中Cd高效的络合固定，降低其在土壤中的可移动性和生物可利用性，有望在野外场地的土壤修复中得到进一步的应用。 3.用X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption fine structure，XAFS)探究了二硫代氨基甲酸壳聚糖(DTC-CTS)与重金属Cd的络合机理。结果表明，对于DTC-CTS吸附Cd(Ⅱ)的样品，主要是二硫代氨基甲酸基团中的S与Cd(Ⅱ)发生了络合反应，生成了Cd-S键，晶体构型为四面体，Cd(Ⅱ)与DTC-CTS形成了双齿单核的内层复合产物。通过比较不同硫含量的DTC-CTS对Cd(Ⅱ)的吸附产物的结构参数，可以推测出DTC-CTS对Cd(Ⅱ)的吸附机理不受DTC-CTS含硫量和基团分布密度的影响。 4.选取了不同醇解度的聚乙烯醇(PVA)作为沙土保水剂，并且合成了传统的保水剂——聚丙烯酰胺(PAM)作为对照材料，检测了不同的保水剂增强沙土保水性和改善沙土中植物生长状况的效果。结果表明，PVA与传统的保水剂PAM一样，都可以起到提高沙土的保水能力，改善沙土中植物的生长状况的效果。向沙土中添加PVA后，在模拟缺水的条件下，与空白对照相比，模式植物拟南芥的存活率、生物量和叶绿素含量都有了明显的提升。同时探究了PVA的醇解度对其提高沙土保水性的影响规律。结果表明，只有中等醇解度的PVA1795和PVA1797，才能长久稳固地保持在沙土之中，同时提供给植物满足其生长所需的足够的水分，从而可以最大限度地提高植物的生长状况。通过实验结论，提出了一种需要同时考虑吸水性、在沙土中的保持能力和降解性的选择理想高效的治沙保水剂的新标准。