178-5128-9797
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我(wo)國(guo)土(tu)壤重(zhong)金(jin)屬污(wu)染(ran)(ran)問題嚴峻，直接威脅著人類的(de)生存健康，嚴重(zhong)影響社會(hui)可持續發展。面對嚴重(zhong)的(de)土(tu)壤污(wu)染(ran)(ran)問題，科學家研(yan)了(le)諸多(duo)環(huan)境(jing)修(xiu)復(fu)材(cai)料，其中黏土(tu)礦物具(ju)(ju)有自身獨特的(de)物理化學結構，是極具(ju)(ju)修(xiu)復(fu)潛力(li)的(de)一種(zhong)環(huan)境(jing)材(cai)料。基(ji)于此(ci)，本文綜述我(wo)國(guo)土(tu)壤重(zhong)金(jin)屬污(wu)染(ran)(ran)現狀，介紹以膨(peng)潤土(tu)、沸石和凹凸棒為代表(biao)的(de)黏土(tu)礦物對重(zhong)金(jin)屬污(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤的(de)修(xiu)復(fu)研(yan)究進展，可為環(huan)境(jing)修(xiu)復(fu)材(cai)料的(de)研(yan)究提(ti)供借鑒(jian)。
關鍵詞：土(tu)(tu)壤研磨機，土(tu)(tu)壤篩分機；黏(nian)土(tu)(tu)礦物；重金屬；污(wu)染(ran)土(tu)(tu)壤。
由(you)于(yu)工(gong)農(nong)業的(de)(de)(de)快速發(fa)(fa)展以及經濟社會(hui)的(de)(de)(de)飛速發(fa)(fa)展，人類對自然資源的(de)(de)(de)大量掠(lve)奪式占用(yong)，引發(fa)(fa)了(le)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)環境(jing)污(wu)染(ran)問題。土(tu)壤作(zuo)為(wei)生(sheng)態系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)組成部分，承載了(le)巨(ju)大的(de)(de)(de)環境(jing)壓力。污(wu)染(ran)物(wu)通(tong)過各種途徑(jing)最終進(jin)入土(tu)壤環境(jing)，不斷累積，被植(zhi)物(wu)吸收(shou)，進(jin)而進(jin)入食物(wu)鏈，直接威脅著人類的(de)(de)(de)生(sheng)存健康，嚴重(zhong)影響(xiang)著社會(hui)可持續發(fa)(fa)展。面對嚴重(zhong)的(de)(de)(de)土(tu)壤污(wu)染(ran)問題，科學(xue)家(jia)積極進(jin)行探索(suo)，研究了(le)很多修(xiu)復(fu)治理方法，開發(fa)(fa)了(le)諸多環境(jing)修(xiu)復(fu)材料。其中，黏(nian)土(tu)礦物(wu)具有自身獨特(te)的(de)(de)(de)物(wu)理化學(xue)結構，是極具修(xiu)復(fu)潛力的(de)(de)(de)一(yi)種環境(jing)材料。黏(nian)土(tu)礦物(wu)作(zuo)為(wei)修(xiu)復(fu)材料可吸附固定土(tu)壤中的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)，減少植(zhi)物(wu)對其的(de)(de)(de)吸收(shou)，從而有效(xiao)防止污(wu)染(ran)物(wu)對生(sheng)態系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)危害。
我國土壤重金屬污染現狀 重(zhong)金屬污染是土壤污染問題中最為(wei)嚴重(zhong)的一(yi)個方面，全世(shi)界每年因工農業生(sheng)產、城市生(sheng)活垃(la)圾排放、交(jiao)通污染、污水灌溉(gai)等(deng)向環境中排放了大量的重(zhong)金屬污染物，其中汞約(yue)1.5萬t、鉛500.0萬t、錳1500.0萬t、銅(tong)340.0萬t，帶來了嚴重的土壤(rang)污染問題。有報道指出(chu)，自2008年以來，我國發生的(de)重大污染事故(gu)有100余(yu)起，其中鎘、砷、汞(gong)等污染事故(gu)約(yue)占1/3[1]。2014年全國土(tu)壤污(wu)染調查公報(bao)顯示，我國土(tu)壤重金屬污(wu)染問題不容樂觀(guan)，土(tu)壤超標(biao)率達到16.1%，南方(fang)重金屬污染(ran)(ran)情況(kuang)明顯高于北方(fang)，西南、中南地(di)區(qu)污染(ran)(ran)物嚴(yan)重超標。我國受重金屬污染(ran)(ran)的耕(geng)地(di)面積占總耕(geng)地(di)面積的1/5，約有2000萬(wan)hm2，超標大田農作(zuo)物(wu)耕地面積(ji)約60萬(wan)hm2，其中以鉛、汞(gong)、鎘(ge)、銅(tong)及其復合污染尤為嚴重[2]。每年因重金屬污染(ran)帶來了(le)大范圍糧食減產，造成(cheng)了(le)嚴(yan)重的經濟(ji)損失(shi)。對于(yu)土(tu)壤重金屬污染(ran)問(wen)題(ti)，應加強(qiang)對污染(ran)源的得力監管，修復治理應采(cai)用防治結(jie)合的有效措施。 黏土礦物在重金(jin)屬污染土壤(rang)修復中的應用 針對嚴重(zhong)的土(tu)壤重(zhong)金屬污染問題，現(xian)有的修復治理措施主要包括客/換土(tu)(tu)法(fa)、電解法(fa)、熱處理(li)法(fa)、生(sheng)物(wu)(wu)修(xiu)復等(deng)(deng)，但各個修(xiu)復方(fang)法(fa)均有其(qi)自(zi)身的優(you)缺點(dian)，應因地制宜地選擇(ze)利用。近(jin)年來，針對重金屬污染修(xiu)復材(cai)料的研(yan)發(fa)(fa)成為學者(zhe)關注的熱點(dian)，黏(nian)土(tu)(tu)礦物(wu)(wu)因其(qi)自(zi)身獨特(te)的物(wu)(wu)理(li)化學性(xing)質，在(zai)重金屬污染修(xiu)復治理(li)方(fang)面發(fa)(fa)揮(hui)了顯著的作用。目前(qian)應用的黏(nian)土(tu)(tu)礦物(wu)(wu)主要包括(kuo)膨潤(run)土(tu)(tu)、沸石、凹凸棒等(deng)(deng)。 （一）膨潤土 膨潤土的主要礦物成分為(wei)蒙脫(tuo)石(shi)，在我國分布廣且儲(chu)量(liang)大，對(dui)多種重金(jin)屬元素都具有一定的修復效果。汞鐵軍(jun)等[3]研究表明，膨潤(run)土可用(yong)于(yu)重金(jin)屬污(wu)染修復治理，膨潤(run)土與重金(jin)屬會生成(cheng)Pb（NO3）2和CdCO3等物質，使重金屬(shu)的沉(chen)淀(dian)率均在85%以(yi)上。師(shi)俊杰等[4]研究(jiu)表明，施用膨潤(run)土以及膨潤(run)土與叢(cong)枝菌(jun)根真菌(jun)復合處(chu)理均可有(you)效降低土壤中有(you)效態重(zhong)金屬含量(liang)，植(zhi)株地(di)上和地(di)下部分重(zhong)金屬含量(liang)也顯著(zhu)減少。胡(hu)克偉等[5]對(dui)比了膨潤土(tu)對(dui)4種重(zhong)金(jin)屬離子的富集系數，結果顯示(shi)富集系數大(da)小為Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。謝正苗等[6]采用(yong)膨潤土修復礦(kuang)區鉛、鋅污染土壤，研究得出在pH=5的條件下(xia)，膨潤土∶污染(ran)土壤=1∶5時，修復(fu)效(xiao)果最好。另(ling)有(you)研究(jiu)者將(jiang)殼聚糖負載(zai)在膨潤土上制成顆(ke)粒(li)狀(zhuang)的(de)吸附劑，用于鋅污染土壤修復(fu)，結果表明，pH為6～8的條件下，膨(peng)潤土與(yu)殼聚糖的質量比為1∶20，鋅質量(liang)濃度≤200m/L，吸附平衡時間5min，重金(jin)屬鋅的去(qu)除率達到(dao)了98%[7]。 （二）沸石 天然沸石(shi)具(ju)有(you)(you)很(hen)強的選擇(ze)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)，吸(xi)附(fu)容量和離(li)子(zi)交換能(neng)力(li)均較大，在修復(fu)改良土(tu)壤(rang)(rang)方面具(ju)有(you)(you)顯(xian)(xian)著的作(zuo)用。有(you)(you)研究人(ren)員利用沸石(shi)修復(fu)鎘污(wu)染土(tu)壤(rang)(rang)，沸石(shi)添(tian)加顯(xian)(xian)著降(jiang)低(di)了(le)黑麥草、萵苣和燕(yan)麥根(gen)、莖(jing)中的鎘含(han)量，沸石(shi)添(tian)加量為1%時，萵苣(ju)葉片(pian)中(zhong)鎘含量較(jiao)對照減(jian)少了86%[8]。Nissen等[9]研究(jiu)發現，污(wu)泥中添(tian)加(jia)0.5%和1.0%的沸石，90d內污泥中移動性重金屬鋅含(han)量顯著降低，向植物(wu)的傳遞(di)量也(ye)顯著減(jian)少。王(wang)秀麗等[10]利(li)用(yong)沸(fei)石(shi)修(xiu)復(fu)鎘污染土(tu)壤，結果表明(ming)，沸(fei)石(shi)可降(jiang)低(di)交換態(tai)鎘含量，促進交換態(tai)向(xiang)鐵錳氧化(hua)物結合(he)態(tai)、碳(tan)酸鹽(yan)結合(he)態(tai)、有(you)機態(tai)、殘渣(zha)態(tai)等低(di)活性轉(zhuan)化(hua)。Hamidpour等(deng)[11]對(dui)比(bi)了(le)沸石(shi)和膨(peng)潤(run)(run)土(tu)對(dui)于(yu)鎘、鉛(qian)復(fu)(fu)合污染土(tu)壤的修復(fu)(fu)效(xiao)果，結果顯示(shi)，沸石(shi)對(dui)鎘和鉛(qian)的吸附能力優于(yu)膨(peng)潤(run)(run)土(tu)，更加有效(xiao)地降低了(le)土(tu)壤鎘、鉛(qian)的生物有效(xiao)性以及農(nong)作物玉米地上部(bu)(bu)分和根部(bu)(bu)中的鎘含(han)量。Mahabadia等(deng)[12]研究指出，天然沸石促使黏(nian)土(tu)(tu)、沙土(tu)(tu)、沙壤土(tu)(tu)和壤土(tu)(tu)等不(bu)同質地(di)土(tu)(tu)壤鎘浸出量顯著(zhu)減少，15%的沸石添加量對鎘的吸附效(xiao)果最(zui)佳。 （三(san)）凹凸棒 凹(ao)凸(tu)棒(bang)(bang)是(shi)一種含水的(de)層鏈狀(zhuang)鎂質硅酸(suan)鹽礦物，具(ju)有較大的(de)比表面積和很強的(de)吸附性能。凹(ao)凸(tu)棒(bang)(bang)廉價(jia)易(yi)得(de)，在(zai)土(tu)壤重金屬污染的(de)原位鈍化修復中(zhong)得(de)以應用(yong)。使用(yong)凹(ao)凸(tu)棒(bang)(bang)黏土(tu)礦物可提升土(tu)壤pH值，提(ti)高了土壤對重(zhong)金屬的吸(xi)附能(neng)力，當污(wu)染(ran)土壤與凹凸棒的質量比為20∶1時，對銅(tong)、鋅(xin)、鎘(ge)等重金屬污(wu)染土壤的修(xiu)復(fu)效果最佳(jia)，銅(tong)、鋅(xin)、鎘(ge)的修(xiu)復(fu)率(lv)平均達31.50%、26.15%、34.92%，有效減少(shao)了蔬(shu)菜對其的吸收(shou)[13]。楊秀紅(hong)等[14]通(tong)過盆(pen)栽試驗研究了凹凸棒對銅污染土壤的修復效果，結果表明，污染土壤中添加凹凸棒后可顯著降低銅的生(sheng)物有效性。任靜華[15]采用凹凸棒(bang)開展了(le)野外大(da)田原(yuan)位修復試驗(yan)，結果表(biao)明(ming)施(shi)用凹凸棒(bang)顯(xian)著降低了(le)土壤中DGT提取態鎘(ge)，3a試驗期間凹凸棒促使小麥和(he)水稻籽粒中(zhong)鎘(ge)含量持續下降。 結語 黏(nian)土(tu)礦物儲量(liang)豐富(fu)、價格低廉，是(shi)重(zhong)金屬污染(ran)土(tu)壤修(xiu)復(fu)(fu)治理(li)(li)的(de)(de)新途徑，具(ju)有(you)很大(da)(da)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)潛(qian)力。采用(yong)其修(xiu)復(fu)(fu)治理(li)(li)重(zhong)金屬污染(ran)土(tu)壤可原位進(jin)行(xing)，操作簡(jian)單，不會產生二次污染(ran)。目前，利用(yong)黏(nian)土(tu)礦物的(de)(de)修(xiu)復(fu)(fu)治理(li)(li)大(da)(da)多(duo)處于實驗室研(yan)究階段(duan)，工程應(ying)(ying)(ying)用(yong)非常少，亟待不斷(duan)深化相(xiang)關研(yan)究，探(tan)索最適(shi)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)條(tiao)件及修(xiu)復(fu)(fu)治理(li)(li)能力，針對(dui)性地進(jin)行(xing)改性處理(li)(li)，不斷(duan)提高(gao)黏(nian)土(tu)礦物作為環境(jing)材料的(de)(de)修(xiu)復(fu)(fu)治理(li)(li)能力，發揮其更大(da)(da)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)價值。 參考(kao)文獻：
