无机有机钝化剂对污染土壤cd2+有效性的影响
钝化修复是我国农田重金属污染土壤修复的重要途径，钝化材料的筛选是实施土壤重金属污染钝化修复的前提与基础。本文在研究单一钝化剂对Cd2+污染土壤中有效态Cd钝化作用的基础上，深入分析了五种无机钝化剂和五种有机钝化剂复配组成的无机-有机钝化剂对土壤有效Cd的钝化效果和pH值的影响，得出以下结论10种钝化剂对土壤有效Cd有显著钝化效果，其中牛粪有机肥的钝化效果最好，膨润土和二氧化锰的效果最差；与单一无机钝化剂相比，无机-有机复合钝化剂能显著降低土壤中有效态Cd含量，提高钝化效果；不同无机-有机复合钝化剂的钝化效果存在显著差异，五种有机钝化剂中，牛粪有机肥与无机钝化剂的钝化效果均为最好；当污染土Cd2+浓度为3 mg/kg时，五种无机-牛粪复合钝化剂的钝化效果依次为膨润土>凹凸棒土>钙镁磷肥>二氧化锰>石灰；当污染土Cd2+浓度为10 mg/kg时，五种无机-牛粪复合钝化剂的钝化效果依次为石灰>凹凸棒土>钙镁磷肥>膨润土>二氧化锰。关键字土壤，重金属，钝化材料，有效态Cd
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 实验材料 3
2.2 实验处理方法 3
2.2.1 实验流程 3
2.2.2 实验步骤 3
2.2.3 测定方法 4
2.2.4 数据处理方法 5
3 结果与分析 5
3.1 单一钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 5
3.2 石灰有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 5
3.3 二氧化锰有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 7
3.4 膨润土有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 9
3.5 凹凸棒土有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 10
3.6 钙镁磷肥有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 12
4 讨论 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
如今土壤重金属污染已成为制约环境发展的重大障碍问题，农田污染中以Cd污染最为严重[1]。据统计，全国土壤Cd的总点位超标率达到7. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
0%[2]。土壤重金属污染引起的粮食和食品安全问题令人堪忧，土壤中的重金属Cd污染问题已经对人民生产生活，国家经济建设造成了严重的影响，如何安全有效地修复并且利用被重金属污染的土壤，已经成为当前我国凾需解决的环境和社会问题。
土壤重金属污染修复主要有物理、化学和生物三种方式。物理修复主要有工程修复、电动修复、热脱附和玻璃固化等。工程修复主要是客土、换土等[3，4]。客土法[5]就是直接将污染土换成无污染的土壤，用于重度污染区，深耕翻土用于轻度污染区。电动修复[6]就是在土壤中通电，在电场力的作用下，土壤重金属会发生电迁移、电渗流或者电泳现象，从而移除重金属。热脱附[7]就是用高温加热土壤，使得土壤中的一些挥发性的重金属如Hg、As、Se等从土壤中释放出来。玻璃固化[8]就是将电极插入污染源，把电压加到石墨电极上，在高温的情况下，污染土壤和设备一起熔融形成一个玻璃状的保护罩，重金属被嵌入内部。
化学修复[9]包括土壤淋洗，固化稳定技术等。土壤淋洗[10]包括采用一些淋洗液如螯合剂、表面活性剂、酸碱调理剂对污染土壤进行淋洗，使得土壤中的重金属通过发生反应而得到有效的去除。稳定固化技术[11]则是加入一些有机无机的化学试剂，使得土壤中的重金属发生沉淀，吸附，氧化还原等，从而使得重金属赋存形态发生改变，降低重金属的毒性。生物修复[12]包括植物修复，动物修复和微生物修复。
植物修复[13]是在污染土壤中种植超积累植物，通过植物根部吸收重金属，降低重金属的移动性，从而遏制重金属进入食物链。微生物修复[14]则是通过微生物对重金属进行吸附。动物修复[15]是用蚯蚓或者鼠类这些动物，通过其在土壤中的的代谢作用对重金属进行吸附，然后再将这些动物从土壤中取出来，从而达到降低重金属含量的效果。
目前原位钝化修复[16]因其成本低、效率高等特点，已经成为土壤重金属污染修复的重要方式。原位钝化修复本质是属于化学固化中的一种，通过向污染土壤中加入钝化剂，改变土壤理化性质，通过吸附沉淀、离子交换、氧化还原等反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低重金属在土壤中的移动性。目前钝化剂材料主要有有机和无机或者有机无机复合型钝化剂，无机钝化剂是使用得最多的一种，包括石灰类、粘土矿物、含磷、含硅、工业废渣等。有机钝化剂包括有机秸秆，动物粪便，生物炭等。许剑敏[17]施加钝化剂海泡石、膨润土、鸡粪对Cd污染土壤进行修复的研究，结果发现，当把以上材料进行有机无机的复合配施的钝化效果高于单一钝化材料的钝化效果。易秀等人[18]通过施加不同的改良剂（K2HPO4、鸡粪、Na2S）修复重金属污染的土壤并研究改良剂对小麦吸收Cd吸收的影响。结果表明，三种不同的改良剂均能不同程度的降低土壤中重金属的含量以及小麦中Cd的含量。施培俊[19]研究添加几种钝化剂对土壤中重金属的有效态的影响，结果发现当添加棉花杆和玉米杆后，Cu的残渣态含量显著提高了，残渣态分别占土壤Cu 总量的30.4%和32.4%。HUA[20]等人发现，生物炭处理堆肥污泥后，其Cu和Zn提取态比例分别降低44.4%和19.3%。陈杰[21]等人研究不同钝化剂对Cu污染土壤的处理效果，结果发现磷酸二氢钾和CU2+离子发生反应，生成磷酸盐沉淀物。李春萍[22]添加石灰对重金属进行钝化，结果发现施加7%量的石灰对重金属钝化效果最好，石灰碱性高，溶液中的氢氧根离子可以与重金属反应生产氢氧化沉淀物。高瑞丽[23]等用不同比例的蒙脱石对重金属污染的土壤进行处理，结果发现施加5%的蒙脱石处理效果最好，对Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%。LIN[24]通过研究赤泥对土壤中重金属的吸附效果，发现当施加到22.250mg/kg以上的赤泥时，对重金属的吸附容量最高。这些单一钝化剂对重金属的修复效果都相对显著，但是土壤环境污染受到的干扰因素多种多样，如果限于单一钝化剂则修复效果不是很理想，因此要将有机与无机类材料进行结合，这样形成的复合钝化剂对土壤修复具有重要的意义，目前也有部分学者对有机无机复合钝化剂进行研究。周斌[25]用海泡石与磷酸钙配施、海泡石与磷酸氢钙配施两种配施方式对Cd污染水稻进行钝化修复的研究，结果表明两种配施方式虽然并不能提高作物产量但是都不同程度地使得土壤中的Cd赋存形态由有效态转化成残渣态的转换率有所提升，其中海泡石与碳酸钙的配施方案最有效。郭彬[26]等人通过盆栽试验研究用山核桃壳和矾浆进行不同配比对土壤Cd钝化，结果表明当两者经过改性后分别按照85%：15%的配比进行组合可使有效态Cd含量降低一半。杜彩艳[27]通过施加单独的钝化剂和复合钝化剂对土壤中的Cd，Pb的影响机制进行分析，结果表明，单独施加硅藻土、生物炭、沸石和石灰粉后，Pb的有效态含量降低了11.5%，13.6%，11.4%，6.8%；复合钝化剂生物炭+硅藻土和生物炭+沸石粉+硅藻土2种组合，使得Pb含量降低了13.7%和20.5%，同样对Cd的降低效果也比较明显，其中生物炭+沸石粉+硅藻土复合钝化剂效果最好。王邦芬[28]发现，当施加粉煤灰和膨润土的复合钝化剂，对土壤重金属Cd、Cr、Pb的钝化效果最理想。因此复合钝化剂的钝化效果好于单一钝化剂的钝化效果，有机无机复合钝化剂不仅能相互弥补自身的不足（如单一有机钝化剂可能会跟土壤中的重金属络合物结合形成易溶性物质，使得土壤重金属析出，而单一无机改良剂可能会引起土壤pH过高等）。
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 实验材料 3
2.2 实验处理方法 3
2.2.1 实验流程 3
2.2.2 实验步骤 3
2.2.3 测定方法 4
2.2.4 数据处理方法 5
3 结果与分析 5
3.1 单一钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 5
3.2 石灰有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 5
3.3 二氧化锰有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 7
3.4 膨润土有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 9
3.5 凹凸棒土有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 10
3.6 钙镁磷肥有机复合钝化剂对土壤Cd2+有效性的影响 12
4 讨论 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
如今土壤重金属污染已成为制约环境发展的重大障碍问题，农田污染中以Cd污染最为严重[1]。据统计，全国土壤Cd的总点位超标率达到7. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
0%[2]。土壤重金属污染引起的粮食和食品安全问题令人堪忧，土壤中的重金属Cd污染问题已经对人民生产生活，国家经济建设造成了严重的影响，如何安全有效地修复并且利用被重金属污染的土壤，已经成为当前我国凾需解决的环境和社会问题。
土壤重金属污染修复主要有物理、化学和生物三种方式。物理修复主要有工程修复、电动修复、热脱附和玻璃固化等。工程修复主要是客土、换土等[3，4]。客土法[5]就是直接将污染土换成无污染的土壤，用于重度污染区，深耕翻土用于轻度污染区。电动修复[6]就是在土壤中通电，在电场力的作用下，土壤重金属会发生电迁移、电渗流或者电泳现象，从而移除重金属。热脱附[7]就是用高温加热土壤，使得土壤中的一些挥发性的重金属如Hg、As、Se等从土壤中释放出来。玻璃固化[8]就是将电极插入污染源，把电压加到石墨电极上，在高温的情况下，污染土壤和设备一起熔融形成一个玻璃状的保护罩，重金属被嵌入内部。
化学修复[9]包括土壤淋洗，固化稳定技术等。土壤淋洗[10]包括采用一些淋洗液如螯合剂、表面活性剂、酸碱调理剂对污染土壤进行淋洗，使得土壤中的重金属通过发生反应而得到有效的去除。稳定固化技术[11]则是加入一些有机无机的化学试剂，使得土壤中的重金属发生沉淀，吸附，氧化还原等，从而使得重金属赋存形态发生改变，降低重金属的毒性。生物修复[12]包括植物修复，动物修复和微生物修复。
植物修复[13]是在污染土壤中种植超积累植物，通过植物根部吸收重金属，降低重金属的移动性，从而遏制重金属进入食物链。微生物修复[14]则是通过微生物对重金属进行吸附。动物修复[15]是用蚯蚓或者鼠类这些动物，通过其在土壤中的的代谢作用对重金属进行吸附，然后再将这些动物从土壤中取出来，从而达到降低重金属含量的效果。
目前原位钝化修复[16]因其成本低、效率高等特点，已经成为土壤重金属污染修复的重要方式。原位钝化修复本质是属于化学固化中的一种，通过向污染土壤中加入钝化剂，改变土壤理化性质，通过吸附沉淀、离子交换、氧化还原等反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低重金属在土壤中的移动性。目前钝化剂材料主要有有机和无机或者有机无机复合型钝化剂，无机钝化剂是使用得最多的一种，包括石灰类、粘土矿物、含磷、含硅、工业废渣等。有机钝化剂包括有机秸秆，动物粪便，生物炭等。许剑敏[17]施加钝化剂海泡石、膨润土、鸡粪对Cd污染土壤进行修复的研究，结果发现，当把以上材料进行有机无机的复合配施的钝化效果高于单一钝化材料的钝化效果。易秀等人[18]通过施加不同的改良剂（K2HPO4、鸡粪、Na2S）修复重金属污染的土壤并研究改良剂对小麦吸收Cd吸收的影响。结果表明，三种不同的改良剂均能不同程度的降低土壤中重金属的含量以及小麦中Cd的含量。施培俊[19]研究添加几种钝化剂对土壤中重金属的有效态的影响，结果发现当添加棉花杆和玉米杆后，Cu的残渣态含量显著提高了，残渣态分别占土壤Cu 总量的30.4%和32.4%。HUA[20]等人发现，生物炭处理堆肥污泥后，其Cu和Zn提取态比例分别降低44.4%和19.3%。陈杰[21]等人研究不同钝化剂对Cu污染土壤的处理效果，结果发现磷酸二氢钾和CU2+离子发生反应，生成磷酸盐沉淀物。李春萍[22]添加石灰对重金属进行钝化，结果发现施加7%量的石灰对重金属钝化效果最好，石灰碱性高，溶液中的氢氧根离子可以与重金属反应生产氢氧化沉淀物。高瑞丽[23]等用不同比例的蒙脱石对重金属污染的土壤进行处理，结果发现施加5%的蒙脱石处理效果最好，对Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%。LIN[24]通过研究赤泥对土壤中重金属的吸附效果，发现当施加到22.250mg/kg以上的赤泥时，对重金属的吸附容量最高。这些单一钝化剂对重金属的修复效果都相对显著，但是土壤环境污染受到的干扰因素多种多样，如果限于单一钝化剂则修复效果不是很理想，因此要将有机与无机类材料进行结合，这样形成的复合钝化剂对土壤修复具有重要的意义，目前也有部分学者对有机无机复合钝化剂进行研究。周斌[25]用海泡石与磷酸钙配施、海泡石与磷酸氢钙配施两种配施方式对Cd污染水稻进行钝化修复的研究，结果表明两种配施方式虽然并不能提高作物产量但是都不同程度地使得土壤中的Cd赋存形态由有效态转化成残渣态的转换率有所提升，其中海泡石与碳酸钙的配施方案最有效。郭彬[26]等人通过盆栽试验研究用山核桃壳和矾浆进行不同配比对土壤Cd钝化，结果表明当两者经过改性后分别按照85%：15%的配比进行组合可使有效态Cd含量降低一半。杜彩艳[27]通过施加单独的钝化剂和复合钝化剂对土壤中的Cd，Pb的影响机制进行分析，结果表明，单独施加硅藻土、生物炭、沸石和石灰粉后，Pb的有效态含量降低了11.5%，13.6%，11.4%，6.8%；复合钝化剂生物炭+硅藻土和生物炭+沸石粉+硅藻土2种组合，使得Pb含量降低了13.7%和20.5%，同样对Cd的降低效果也比较明显，其中生物炭+沸石粉+硅藻土复合钝化剂效果最好。王邦芬[28]发现，当施加粉煤灰和膨润土的复合钝化剂，对土壤重金属Cd、Cr、Pb的钝化效果最理想。因此复合钝化剂的钝化效果好于单一钝化剂的钝化效果，有机无机复合钝化剂不仅能相互弥补自身的不足（如单一有机钝化剂可能会跟土壤中的重金属络合物结合形成易溶性物质，使得土壤重金属析出，而单一无机改良剂可能会引起土壤pH过高等）。
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