粘土礦物改良劑對鎘污染土壤修復治理效果的研究進展

蔡 銳

（遼寧省朝陽縣農業技術推廣中心，遼寧 朝陽 122000）

1 前言

土壤是人類生存和發展的必要條件，土壤破環嚴重就會對人類及其他生物造成致命打擊。近些年，由于經濟的發展，農藥、化肥、工業污水超標排放等問題對土壤傷害極大，造成很多土壤荒廢。鎘是自然界化學元素之一，并不是人體必需的元素。在自然界中一般含量很低，正常環境狀態下，不會影響人體健康。但是當環境被鎘污染后，鎘就會在生物體內富集，人體通過食用被鎘污染的農作物、飲用水等引起慢性中毒。近幾年，尤其是食用鎘大米，對人的身體健康造成極大危害。鎘對土壤的污染是由工業廢水及廢氣的不合理排放，化肥的盲目使用造成的。一般在一個煉鋁廠的附近及其下風向地區土壤中含鎘濃度就很高，土壤基本不能正常使用，造成土壤的荒廢。自20世紀60年代，化肥被廣泛應用到農業生產中，其增收增產效果非常明顯。但隨著化肥的大量、盲目使用，其對土壤造成的污染也日益嚴重。土壤、作物和食品中來自磷肥和某些農藥的鎘，可能會超過來自其他污染源的鎘。為此，國內外學者對土壤鎘污染的修復治理做了大量的研究。其中，對改良劑原位修復技術研究較多。原位修復技術就是人為向土壤中加入改良劑，通過一些理化反應，改變污染土壤的物理、化學性質，從而降低土壤中有效態重金屬比例，減少其向環境中遷移的風險。粘土礦物因其較強的吸附能力、離子交換性能等優點被作為無極改良劑廣泛應用于土壤重金屬修復工作中。

2 粘土礦物改良劑對鎘污染土壤修復效果及作用機理

2.1 沸石

沸石是沸石族礦物的總稱，是一種多孔的堿土金屬鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的格架狀結構；同時，沸石還具有顆粒小、比表面積大、表面負電荷豐富等特點，由于其對重金屬離子具有較強的吸附力和陽離子交換能力，故被廣泛應用于重金屬污染的修復[1]。沸石作為良好的土壤改良材料，近年來被逐漸應用于土壤重金屬污染修復方面，已有許多研究表明施用沸石可以顯著修復土壤中的重金屬鎘污染。劉秀珍等[2]研究表明，當土壤受到輕中度重金屬鎘污染時，交換態鎘、結合態鎘的含量降低，有機態鎘和殘渣態鎘增加。但沸石在土壤重金屬鎘污染修復的過程中也存在一定局限性。在土壤受到鎘的重度污染時，施加沸石卻對鎘起到了激活的作用。由于在實驗過程中發現沸石作為改良劑存在一定局限，同時也為了能進一步提高沸石對土壤重金屬鎘的修復和治理能力，一些研究者開始對沸石進行改進，形成人工沸石。郭煒辰等[3]研究發現，改性沸石顯也可以顯著改變鎘在土壤中的賦存形態，降低土壤可交換態鎘含量，增加土壤殘渣態鎘含量，鈍化效果更為明顯。

2.2 海泡石

海泡石是一類纖維狀含水鎂硅酸鹽粘土礦物，其具有極大的內、外表面積和獨特的孔結構，同時存在多微孔隙。對重金屬離子有良好的吸附性和陽離子交換能力，亦有極高的熱穩定性，尤其對土壤鉛和鎘有較強的吸附能力[4-5]，可應用于環境中重金屬污染的修復和治理。現階段已有大量研究證明，海泡石對土壤重金屬鎘污染有良好的修復效果。孫約兵等[4]研究表明，pH值對植物生長及重金屬修復都有重大影響，在不同濃度的鎘污染土壤中加入海泡石可以使土壤pH值顯著提高，同時對土壤中有效態鎘含量有明顯抑制作用。范美蓉等研究結果表明，海泡石的施用能有效促進交換態鎘穩定化，有利于重金屬鎘的固定。朱奇宏等研究發現，施用海泡石后對稻作、旱作土壤都有顯著影響，土壤中有效態鎘的含量比例降低，還原態鎘、殘渣態鎘比例增加。

2.3 黏土礦物對鎘污染土壤的作用機理

黏土礦物被廣泛應用于土壤重金屬修復領域，其作用機理主要是利用土壤溶液中的重金屬離子與吸附在粘土礦物層間域或表面的離子發生交換作用，從而降低土壤重金屬的有效性，從而達到修復土壤的目的。此外黏土礦物還具有比表面積大，多孔隙等特點，對重金屬具有良好的吸附性，且吸附的鎘不易釋放。施用黏土礦物可以提高土壤pH，進而降低重金屬活性。

3 研究展望

在實際生產中，土壤改良劑還存在一些問題，不能得到廣泛應用，推廣也受到一定限制。如果想進一步提高改良劑對土壤重金屬污染修復和治理效果，需要在一些方面進行更加深入的研究。如，我國土壤種類豐富，一種粘土改良劑是否能夠對多種類型的土壤鎘污染產生一樣的修復效果。如果不能，是否能夠研究出一種改良劑能夠應用于各類型重金屬污染土壤中。不同種類的改良劑對重金屬的作用效果不一，在不同類型的土壤中施加不同的改良劑也會有不同的效果，有時甚至會起到相反的作用，因此需要對改良劑的作用機理進行更深一步的研究和分析等。