不同修復(fù)劑對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果研究

摘要：針對(duì)Cd污染土壤，本文對(duì)比分析海泡石、沸石和凹凸棒石三種修復(fù)劑的修復(fù)效果。試驗(yàn)結(jié)果顯示，3種修復(fù)劑均能有效降低Cd含量，根據(jù)修復(fù)效果，排序?yàn)楹Ｅ菔景纪拱羰痉惺?，海泡石表現(xiàn)最佳，平均降低率達(dá)46.98%。研究發(fā)現(xiàn)，隨著修復(fù)劑加入量的增加，修復(fù)效果逐漸提高，土壤初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。此外，所有修復(fù)劑均能提高土壤pH，減少鎘的生物有效性。本研究為Cd污染土壤修復(fù)提供新方法。

關(guān)鍵詞：Cd污染土壤；修復(fù)；海泡石；沸石；凹凸棒石

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）02-000-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.002

Study on the remediation effect of different remediation agents on Cd contaminated soil

LI Chao， GAO Jinglei

（Jiangsu Longhuan Environmental Technology Co.， Ltd.， Changzhou 231001， China）

Abstract： Faced with Cd contaminated soil， this paper compares and analyzes the remediation effects of three remediation agents， namely sepiolite， zeolite， and attapulgite. The experimental results show that all three restorations are effective in reducing Cd content， according to the restoration effect， the order is sepiolite＞attapulgite＞zeolite， with sepiolite showing the best performance， with an average reduction rate of 46.98%. Research has found that as the amount of remediation agent added increases， the remediation effect gradually improves， and the higher the initial cadmium content in the soil， the more significant the remediation effect. In addition， all remediation agents can increase soil pH and reduce the bioavailability of cadmium. This study provides a new method for the remediation of Cd contaminated soil.

Keywords： Cd contaminated soil; remediation; sepiolite; zeolite; attapulgite

鎘（Cd）是一種有毒的重金屬，其在土壤中的積累已成為全球性環(huán)境問題。鎘主要通過工業(yè)活動(dòng)、化肥施用、污水灌溉和大氣沉降等途徑進(jìn)入土壤。土壤受到鎘污染，會(huì)降低土壤的生物活性和肥力，鎘還可通過食物鏈對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅[1]?，F(xiàn)有Cd污染土壤修復(fù)技術(shù)均存在一定的局限性，本研究通過開展試驗(yàn)，評(píng)估不同修復(fù)劑對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤樣品采集于江蘇省常州市農(nóng)田，Cd含量為0.10 mg/kg。主要試劑為Cd（NO3）2·4H2O（分析純）。修復(fù)劑有3種，即海泡石（精選，質(zhì)量好）、沸石（純度高，吸附性能良好）和凹凸棒石。選擇適當(dāng)粒度和純度的凹凸棒石，經(jīng)研磨和篩選，規(guī)格為75 μm。試驗(yàn)儀器有土壤原位pH計(jì)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、實(shí)驗(yàn)室機(jī)械數(shù)顯計(jì)時(shí)攪拌器和恒溫恒濕試驗(yàn)箱。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 制備不同含量Cd污染土壤

為模擬不同程度的Cd污染環(huán)境，首先需要制備不同含量Cd污染土壤。一是土壤采集與預(yù)處理。從選定地點(diǎn)采集土壤樣品，通過風(fēng)干、破碎和篩選，去除雜質(zhì)和較大顆粒，以確保土壤樣品的均一性。二是鎘溶液配制。根據(jù)試驗(yàn)需求，配制不同濃度的硝酸鎘溶液（0.90 mg/L、1.90 mg/L、4.90 mg/L）。三是土壤污染處理。將配制好的鎘溶液均勻噴灑到土壤樣品上，然后將處理過的土壤放置在室溫下風(fēng)干，得到不同程度的（1.00 mg/kg、2.00 mg/kg、5.00 mg/kg）Cd污染

土壤。

1.2.2 加入不同質(zhì)量的修復(fù)劑

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每份土壤樣品為500.00 g，添加不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的海泡石、沸石和凹凸棒石作為修復(fù)劑。修復(fù)劑在試驗(yàn)前進(jìn)行研磨和篩選處理，保證其粒度適宜[2]。將配制好的修復(fù)劑按照預(yù)定比例均勻地加入每個(gè)Cd污染土壤樣品中，確保修復(fù)劑與土壤充分混合。

將處理過的土壤樣品放置在恒溫恒濕箱中。恒溫恒濕箱的溫度設(shè)置為25 ℃，相對(duì)濕度設(shè)置為60%。土壤樣品放置48 h，保證修復(fù)劑與土壤中的Cd充分反應(yīng)。將修復(fù)后的土壤樣品進(jìn)行干燥和研磨，使用ICP-MS檢測(cè)修復(fù)后土壤Cd含量[3]，采用土壤原位pH計(jì)測(cè)量修復(fù)后土壤pH[4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 海泡石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果

其他試驗(yàn)條件一致時(shí)，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的海泡石進(jìn)行試驗(yàn)，考察海泡石加入量對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果，如表1所示。隨著海泡石加入量的增加，鎘含量降低率普遍增加，表明海泡石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果提高。當(dāng)初始鎘含量為1.00 mg/kg時(shí)，海泡石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從24.38%增加到49.38%；當(dāng)初始鎘含量為2.00 mg/kg時(shí)，鎘含量降低率從40.34%增加到56.47%；當(dāng)初始鎘含量為5.00 mg/kg時(shí)，鎘含量降低率從42.78%增加到60.65%。初始鎘含量越高，海泡石的修復(fù)效果越明顯。

修復(fù)后的土壤pH普遍增加，海泡石可能通過提高土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減少其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態(tài)轉(zhuǎn)化，降低其在土壤中的含量[5]。海泡石是一種有效的Cd污染土壤修復(fù)材料，其修復(fù)效果隨著海泡石加入量的增加而增強(qiáng)。初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。

2.2 沸石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果

其他試驗(yàn)條件一致時(shí)，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的沸石進(jìn)行試驗(yàn)，考察沸石加入量對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果，如表2所示。隨著沸石加入量的增加，鎘含量降低率有所增加，說明沸石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果提高。對(duì)于初始鎘含量為

1.00 mg/kg的樣品，沸石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從21.22%增加到29.56%；對(duì)于初始鎘含量為2.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從24.57%增加到31.33%；對(duì)于初始鎘含量為5.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從25.12%增加到32.87%。初始鎘含量越高，沸石的修復(fù)效果越明顯。

修復(fù)后土壤pH均有所上升，沸石可能通過提升土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減輕其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態(tài)轉(zhuǎn)化，降低其在土壤中的含量。沸石是一種Cd污染土壤的修復(fù)材料，其修復(fù)能力隨著加入量的增加而增強(qiáng)。初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。

2.3 凹凸棒石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果

其他試驗(yàn)條件一致時(shí)，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的凹凸棒石進(jìn)行試驗(yàn)，考察凹凸棒石加入量對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果，如表3所示。隨著凹凸棒石加入量的增加，鎘含量降低率有所增加，說明凹凸棒石對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果提高。對(duì)于初始鎘含量為1.00 mg/kg的樣品，凹凸棒石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從27.43%增加到39.75%；對(duì)于初始鎘含量為2.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從30.11%增加到40.16%；對(duì)于初始鎘含量為5.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從31.03%增加到42.37%。初始鎘含量越高，凹凸棒石的修復(fù)效果越明顯。

修復(fù)后土壤pH均有所上升，說明凹凸棒石可能通過提升土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減輕其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態(tài)轉(zhuǎn)化，降低其在土壤中的含量。凹凸棒石作為Cd污染土壤的修復(fù)材料，其修復(fù)能力隨著加入量的增加而增強(qiáng)。初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。

2.4 不同修復(fù)劑對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果對(duì)比

在3種修復(fù)劑中，海泡石的鎘含量平均降低率最高，達(dá)到46.98%，表明其對(duì)Cd污染土壤具有最佳修復(fù)效果；凹凸棒石的鎘含量平均降低率為35.11%，位居第二，修復(fù)效果優(yōu)于沸石，但低于海泡石；沸石的鎘含量平均降低率最低，為27.30%，雖然有一定修復(fù)效果，但相比海泡石和凹凸棒石，修復(fù)效果較弱。在3種修復(fù)劑的試驗(yàn)中，隨著修復(fù)劑加入量的增加，鎘含量降低率普遍增加，表明加入更多的修復(fù)劑能更有效地降低土壤Cd含量。初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。修復(fù)后土壤pH有所上升，有助于減少鎘的生物有效性。海泡石、沸石和凹凸棒石在修復(fù)Cd污染土壤方面各有優(yōu)勢(shì)。海泡石表現(xiàn)出最高的修復(fù)效率，凹凸棒石次之，而沸石修復(fù)效果最弱，但在某些情況下可能仍然是一個(gè)可行選擇。在選擇修復(fù)劑時(shí)，要綜合考慮修復(fù)效果、成本、可用性和土壤等因素。

3 結(jié)論

海泡石、沸石和凹凸棒石是3種修復(fù)劑，可用于Cd污染土壤的修復(fù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，這些修復(fù)劑均能有效降低土壤Cd含量，其中，海泡石表現(xiàn)出最佳的修復(fù)效果，其鎘含量平均降低率高達(dá)46.98%，顯著優(yōu)于沸石和凹凸棒石。隨著修復(fù)劑加入量的增加，修復(fù)效果逐漸提高，且初始鎘含量越高，修復(fù)效果越明顯。所有修復(fù)劑均能提高土壤pH，有助于減少鎘的生物有效性。綜合考慮成本、可用性及環(huán)境因素，海泡石在Cd污染土壤修復(fù)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。

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