我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染問題嚴峻，直接威脅著(zhe)人類的生(shēng)存健康，嚴重影響社會(huì)可持續發展。面對嚴重的土(tǔ)壤污染問題，科學家研了諸多(duō)環境修複材料，其中黏土(tǔ)礦物(wù)具有自(zì)身獨特的物(wù)理化學結構，是極具修複潛力的一(yī)種環境材料。基于此，本文綜述我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染現狀，介紹以膨潤土(tǔ)、沸石和凹凸棒為(wèi)代表的黏土(tǔ)礦物(wù)對重金屬污染土(tǔ)壤的修複研究進展，可為(wèi)環境修複材料的研究提供借鑒。

由于工(gōng)農業(yè)的快速發展以及經濟社會(huì)的飛(fēi)速發展，人類對自(zì)然資源的大量掠奪式占用，引發了嚴重的環境污染問題。土(tǔ)壤作為(wèi)生(shēng)态系統的重要組成部分，承載了巨大的環境壓力。污染物(wù)通(tōng)過各種途徑最終進入土(tǔ)壤環境，不斷累積，被植物(wù)吸收，進而進入食物(wù)鏈，直接威脅著(zhe)人類的生(shēng)存健康，嚴重影響著(zhe)社會(huì)可持續發展。面對嚴重的土(tǔ)壤污染問題，科學家積極進行探索，研究了很多(duō)修複治理方法，開(kāi)發了諸多(duō)環境修複材料。其中，黏土(tǔ)礦物(wù)具有自(zì)身獨特的物(wù)理化學結構，是極具修複潛力的一(yī)種環境材料。黏土(tǔ)礦物(wù)作為(wèi)修複材料可吸附固定土(tǔ)壤中的污染物(wù)，減少植物(wù)對其的吸收，從(cóng)而有效防止污染物(wù)對生(shēng)态系統的危害。

我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染現狀

重金屬污染是土(tǔ)壤污染問題中最為(wèi)嚴重的一(yī)個(gè)方面，全世界每年(nián)因工(gōng)農業(yè)生(shēng)産、城(chéng)市(shì)生(shēng)活垃圾排放(fàng)、交通(tōng)污染、污水(shuǐ)灌溉等向環境中排放(fàng)了大量的重金屬污染物(wù)，其中汞約1.5萬t、鉛500.0萬t、錳1500.0萬t、銅340.0萬t，帶來了嚴重的土(tǔ)壤污染問題。有報(bào)道指出，自(zì)2008年(nián)以來，我國(guó)發生(shēng)的重大污染事(shì)故有100餘起，其中镉、砷、汞等污染事(shì)故約占1/3[1]。2014年(nián)全國(guó)土(tǔ)壤污染調查公報(bào)顯示，我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染問題不容樂觀，土(tǔ)壤超标率達到(dào)16.1%，南(nán)方重金屬污染情況明顯高(gāo)于北(běi)方，西(xī)南(nán)、中南(nán)地區污染物(wù)嚴重超标。我國(guó)受重金屬污染的耕地面積占總耕地面積的1/5，約有2000萬hm2，超标大田農作物(wù)耕地面積約60萬hm2，其中以鉛、汞、镉、銅及其複合污染尤為(wèi)嚴重[2]。每年(nián)因重金屬污染帶來了大範圍糧食減産，造成了嚴重的經濟損失。對于土(tǔ)壤重金屬污染問題，應加強對污染源的得力監管，修複治理應采用防治結合的有效措施。

黏土(tǔ)礦物(wù)在重金屬污染土(tǔ)壤修複中的應用

針對嚴重的土(tǔ)壤重金屬污染問題，現有的修複治理措施主要包括客/換土(tǔ)法、電(diàn)解法、熱處理法、生(shēng)物(wù)修複等，但各個(gè)修複方法均有其自(zì)身的優缺點，應因地制宜地選擇利用。近年(nián)來，針對重金屬污染修複材料的研發成為(wèi)學者關注的熱點，黏土(tǔ)礦物(wù)因其自(zì)身獨特的物(wù)理化學性質，在重金屬污染修複治理方面發揮了顯著的作用。目前應用的黏土(tǔ)礦物(wù)主要包括膨潤土(tǔ)、沸石、凹凸棒等。

（一(yī)）膨潤土(tǔ)

膨潤土(tǔ)的主要礦物(wù)成分為(wèi)蒙脫石，在我國(guó)分布廣且儲量大，對多(duō)種重金屬元素都具有一(yī)定的修複效果。汞鐵軍等[3]研究表明，膨潤土(tǔ)可用于重金屬污染修複治理，膨潤土(tǔ)與重金屬會(huì)生(shēng)成Pb（NO3）2和CdCO3等物(wù)質，使重金屬的沉澱率均在85%以上(shàng)。師(shī)俊傑等[4]研究表明，施用膨潤土(tǔ)以及膨潤土(tǔ)與叢枝菌根真菌複合處理均可有效降低(dī)土(tǔ)壤中有效态重金屬含量，植株地上(shàng)和地下(xià)部分重金屬含量也顯著減少。胡克偉等[5]對比了膨潤土(tǔ)對4種重金屬離子的富集系數，結果顯示富集系數大小(xiǎo)為(wèi)Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。謝正苗等[6]采用膨潤土(tǔ)修複礦區鉛、鋅污染土(tǔ)壤，研究得出在pH=5的條件(jiàn)下(xià)，膨潤土(tǔ)∶污染土(tǔ)壤=1∶5時，修複效果最好。另有研究者将殼聚糖負載在膨潤土(tǔ)上(shàng)制成顆粒狀的吸附劑，用于鋅污染土(tǔ)壤修複，結果表明，pH為(wèi)6～8的條件(jiàn)下(xià)，膨潤土(tǔ)與殼聚糖的質量比為(wèi)1∶20，鋅質量濃度≤200m/L，吸附平衡時間5min，重金屬鋅的去除率達到(dào)了98%[7]。

（二）沸石

天然沸石具有很強的選擇吸附能(néng)力，吸附容量和離子交換能(néng)力均較大，在修複改良土(tǔ)壤方面具有顯著的作用。有研究人員(yuán)利用沸石修複镉污染土(tǔ)壤，沸石添加顯著降低(dī)了黑(hēi)麥草(cǎo)、莴苣和燕麥根、莖中的镉含量，沸石添加量為(wèi)1%時，莴苣葉片中镉含量較對照(zhào)減少了86%[8]。Nissen等[9]研究發現，污泥中添加0.5%和1.0%的沸石，90d內污泥中移動性重金屬鋅含量顯著降低(dī)，向植物(wù)的傳遞量也顯著減少。王秀麗等[10]利用沸石修複镉污染土(tǔ)壤，結果表明，沸石可降低(dī)交換态镉含量，促進交換态向鐵錳氧化物(wù)結合态、碳酸鹽結合态、有機(jī)态、殘渣态等低(dī)活性轉化。Hapour等[11]對比了沸石和膨潤土(tǔ)對于镉、鉛複合污染土(tǔ)壤的修複效果，結果顯示，沸石對镉和鉛的吸附能(néng)力優于膨潤土(tǔ)，更加有效地降低(dī)了土(tǔ)壤镉、鉛的生(shēng)物(wù)有效性以及農作物(wù)玉米地上(shàng)部分和根部中的镉含量。Mahabadia等[12]研究指出，天然沸石促使黏土(tǔ)、沙土(tǔ)、沙壤土(tǔ)和壤土(tǔ)等不同質地土(tǔ)壤镉浸出量顯著減少，15%的沸石添加量對镉的吸附效果最佳。

（三）凹凸棒

凹凸棒是一(yī)種含水(shuǐ)的層鏈狀鎂質矽酸鹽礦物(wù)，具有較大的比表面積和很強的吸附性能(néng)。凹凸棒廉價易得，在土(tǔ)壤重金屬污染的原位鈍化修複中得以應用。使用凹凸棒黏土(tǔ)礦物(wù)可提升土(tǔ)壤pH值，提高(gāo)了土(tǔ)壤對重金屬的吸附能(néng)力，當污染土(tǔ)壤與凹凸棒的質量比為(wèi)20∶1時，對銅、鋅、镉等重金屬污染土(tǔ)壤的修複效果最佳，銅、鋅、镉的修複率平均達31.50%、26.15%、34.92%，有效減少了蔬菜對其的吸收[13]。楊秀紅(hóng)等[14]通(tōng)過盆栽試驗研究了凹凸棒對銅污染土(tǔ)壤的修複效果，結果表明，污染土(tǔ)壤中添加凹凸棒後可顯著降低(dī)銅的生(shēng)物(wù)有效性。任靜(jìng)華[15]采用凹凸棒開(kāi)展了野外大田原位修複試驗，結果表明施用凹凸棒顯著降低(dī)了土(tǔ)壤中DGT提取态镉，3a試驗期間凹凸棒促使小(xiǎo)麥和水(shuǐ)稻籽粒中镉含量持續下(xià)降。

結語

黏土(tǔ)礦物(wù)儲量豐富、價格低(dī)廉，是重金屬污染土(tǔ)壤修複治理的新途徑，具有很大的應用潛力。采用其修複治理重金屬污染土(tǔ)壤可原位進行，操作簡單，不會(huì)産生(shēng)二次污染。目前，利用黏土(tǔ)礦物(wù)的修複治理大多(duō)處于實驗室研究階段，工(gōng)程應用非常少，亟待不斷深化相(xiàng)關研究，探索最适的應用條件(jiàn)及修複治理能(néng)力，針對性地進行改性處理，不斷提高(gāo)黏土(tǔ)礦物(wù)作為(wèi)環境材料的修複治理能(néng)力，發揮其更大的應用價值。

文章來源：河南(nán)農業(yè)科技(jì)版