土壤重金屬污染原位修復技術前景（農田重金屬污染土壤的原位鈍化研究）
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北極星環境修復網訊:摘 要：以中國河南省某市農田污染土壤為研究對象 ， 采用化學鈍化技術，加入不同鈍化藥劑對其進行重金屬穩定化效果研究，同 時采用室內小麥盆栽實驗，對比分析其對土壤鈍化后植物吸收情況 。研究表明：原始土壤受As、Cd、Pb、Zn污染，其中Cd含量超過《土 壤環境質量標準》（GB 15618–1995）二級標準，威脅糧食安全生產和人體健康；采用赤泥、磷礦粉和鈣鎂氧化物混合藥劑均可在一定程 度上對土壤中的Cd、As、Pb、Zn有鈍化效果，其中向土壤中加入2%鈣鎂氧化物混合藥劑對重金屬Cd的鈍化效果最佳且小麥幼苗地上 部中Cd含量大幅度降低 ， 有助于植物生長 。研究為重金屬污染農田土壤的修復技術提供了參考 。
關鍵詞：重金屬污染； 農田土壤； 原位鈍化
中國農田土壤重金屬污染總體形勢不容樂觀 ， 農田土壤重金屬超標狀況堪憂，糧食安全生產受到威 脅 。2014年發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯 示，我國耕地土壤點位超標率達19.4%，主要污染物為鎘（Cd）、砷（As）和鉛（Pb）等；農業部對我國140萬hm2 污水灌溉區域調查發現，土壤重金屬超標面積占 64.8%[1] 。土壤污染具有隱蔽性、累積性、滯后性和不可逆轉性等特點，往往難以被人們迅速察覺，但是土壤中重金屬的累積會通過作物生長借由食物鏈轉移 到人體中，從而危害人體健康[2-4] 。因此，對重金屬污染農田土壤進行修復處理已成為亟待解決的環境問題 ?；瘜W鈍化修復技術由于具有經濟、快速、操作簡 單等特點，從而被廣泛應用在重金屬污染農田土壤修復中[5-7] 。化學鈍化修復技術是指向土壤中加入鈍化劑來改變土壤理化性質，通過界面傳輸、吸附解吸、沉淀溶解、氧化還原等多種作用過程來改變重金屬在土壤中的化學形態，從而降低金屬的生物可利用性[8-10] 。該技術的關鍵在于選擇合適的鈍化劑，目前常用的鈍化劑主要有磷酸鹽類、黏土礦物類（鐵氧化物、錳氧化 物及鐵鋁氫氧化物等）、石灰物質類、有機螯合劑等[11-14] 。本研究以中國河南省某市重金屬污染農田土壤為修復對象，研究不同類型鈍化藥劑對As、Cd、Pb和 Zn等重金屬污染土壤的鈍化效果，并通過分析鈍化劑施加前后土壤重金屬形態的轉化探討修復效果 ， 并采用短期室內小麥盆栽實驗為實際修復效果提供依據，為今后開展農田重金屬土壤污染提供理論依據和技術支持 。
1 材料與方法
1.1 供試土壤和材料 供試土壤來源于中國河南省某鉛鋅礦冶煉廠周 邊，距廠區 3 km 處的污染耕地內 ， 耕地類型為旱田 。按照梅花布點法，采集表層（0~20 cm）土壤樣品 。剔 除石塊等大顆粒雜物，風干混勻，采用四分法選取土 樣，研磨過2 mm篩，均勻混合后保存備用 。另取約1 kg 土壤研磨過 1 mm 篩 ， 并取約 100 g 土壤研磨過 0.149 mm篩，用于測定土壤理化性質和重金屬含量 ，  分析結果見表 1 。土壤基本理化性質測定方法參照 《土壤農業化學分析方法》[15] 。根據《土壤環境質量標 準》（GB 15618–1995）中二級標準評價，污染土壤中重 金屬污染物（As、Cd、Pb、Zn）中 Cd 超標，且超標倍數 為3.85倍，為中輕度污染 。
供試作物為小麥 。供試鈍化劑為赤泥、磷礦粉和 鈣鎂氧化物，其中赤泥選自某鋁業股份有限公司， 為 Bayer 法工藝煉鋁尾渣（pH=10.85），經 105 ℃烘干 24 h，研磨后過100目篩備用；磷礦粉選自南明誠化肥 有限公司；鈣鎂氧化物選自北京宜為凱姆環境技術有限公司 。鈍化劑的基本性狀見表2 。

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1.2 實驗方法
（1）鈍化實驗 。鈍化劑的添加水平為土壤重量的 2%，再加入 170 mL 水，保持土壤最大持水量為 60%， 攪拌均勻，室內養護 14 d，鈍化后進行土壤中重金屬 元素（As、Cd、Pb、Zn）形態分析和土壤 pH 測定，每次 設置3組平行實驗 。（2）小麥盆栽實驗 。稱量500 g污染土壤，分裝在 內套自封袋的塑料盆中，按照質量比，加入質量為土 壤質量的 2% 的鈍化藥劑 ， 再加入 170 mL 水，攪拌均 勻，并保持土壤最大持水量 60%，室內穩定 7 d 后，播 種出芽較好的小麥種子，每盆播種15顆，隨即移入培 養箱中培養，保持整個實驗過程中土壤含水量不變，間苗生長30 d后 ， 取地上部分青苗用去離子水洗凈晾干稱鮮重，隨后置于烘箱中，70 ℃烘干至恒重，測定其重金屬Cd含量 。
1.3 分析方法與測試儀器
土壤pH用去離子水（水土比1∶2.5，g∶mL）浸提，振蕩5 min后靜置30 min ， 用pH計測定水和沉淀界面的pH值（USEPA 9045D（2004）） 。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定（NY/T 1121.6–2006）， 土壤陽離子交換量采用乙酸鈣法測定（NY/T 1121.5– 2006） 。農田土壤鉛鋅鎘含量測定采用中國國家標準 （GB/T 17141-1997，GB/T 17138），使用 HCl-HNO3- HF-HClO4法消解，而土壤砷含量測定則使用王水進 行消解（GB/T 22105） 。重金屬形態分析采用 Tessier 五步連續提取法[16] ， 共分為5個形態：交換態、碳酸鹽 結合態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態以及殘渣態 。上述消解液或提取液中的鉛鋅含量的測定采用火焰原子吸收分光光度法，鎘含量的測定采用石墨爐原子吸收分光光度法，砷含量的測定采用原子熒光光譜法 。消解樣品中包括試劑空白和標準土壤樣品 ， 用以驗證消解及分析過程中方法的準確性和精密度 。
實驗儀器設備：原子吸收分光光度計（NOVAA 400P，德國 Analytik Jena AG 公司）；pH 計（pHS-3C ， 上海雷磁儀器廠）；原子熒光譜儀（SA-7800，北京博 暉創新光電技術股份有限公司）；不銹鋼電熱板（DB- 2A ， 江蘇晨陽電子儀器廠） 。
【農田重金屬污染土壤的原位鈍化研究 ?土壤重金屬污染原位修復技術前景】2 結果與討論
2.1 不同鈍化劑對污染土壤的鈍化效果和pH比較
加入不同鈍化劑后，重金屬As、Cd、Pb、Zn的可交換態百分含量變化如圖1所示 。由圖1可知，少量的赤泥有效地降低了4種重金屬的可交換態含量，當加入量增加時 ， As的可交換態反而增加；磷礦粉的加入對Zn具有顯著的效果；鈣鎂氧化物混合藥劑對4種重金屬皆具有顯著的鈍化效果，可選擇此試劑作為實際處理修復藥劑 。由于鈍化劑具有堿性，所以其對土壤pH具有顯著影響 ， 如圖2所示，隨著鈍化劑的加入，土壤pH升高，但是過高的pH并不利于植物的生長 。

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