我國土壤重金(jīn)屬污染問題嚴峻，直接威脅着人類的生存健康，嚴重影響社會(huì)可持續發展。面對(duì)嚴重的土壤污染問題，科學家研了(le)諸多環境修複材料，其中黏土礦物具有自(zì)身獨特的物理(lǐ)化學結構，是極具修複潛力的一種環境材料。基于此，本文(wén)綜述我國土壤重金(jīn)屬污染現(xiàn)狀，介紹以膨潤土、沸石和(hé)凹凸棒爲代表的黏土礦物對(duì)重金(jīn)屬污染土壤的修複研究進展，可爲環境修複材料的研究提供借鑒。

由于工(gōng)農(nóng)業的快(kuài)速發展以及經濟社會(huì)的飛(fēi)速發展，人類對(duì)自(zì)然資源的大(dà)量掠奪式占用(yòng)，引發了(le)嚴重的環境污染問題。土壤作(zuò)爲生态系統的重要組成部分，承載了(le)巨大(dà)的環境壓力。污染物通過各種途徑最終進入土壤環境，不斷累積，被植物吸收，進而進入食物鏈，直接威脅着人類的生存健康，嚴重影響着社會(huì)可持續發展。面對(duì)嚴重的土壤污染問題，科學家積極進行探索，研究了(le)很(hěn)多修複治理(lǐ)方法，開(kāi)發了(le)諸多環境修複材料。其中，黏土礦物具有自(zì)身獨特的物理(lǐ)化學結構，是極具修複潛力的一種環境材料。黏土礦物作(zuò)爲修複材料可吸附固定土壤中的污染物，減少植物對(duì)其的吸收，從(cóng)而有效防止污染物對(duì)生态系統的危害。

我國土壤重金(jīn)屬污染現(xiàn)狀

重金(jīn)屬污染是土壤污染問題中最爲嚴重的一個方面，全世界每年因工(gōng)農(nóng)業生産、城(chéng)市生活垃圾排放(fàng)、交通污染、污水(shuǐ)灌溉等向環境中排放(fàng)了(le)大(dà)量的重金(jīn)屬污染物，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(lái)了(le)嚴重的土壤污染問題。有報(bào)道(dào)指出，自(zì)2008年以來(lái)，我國發生的重大(dà)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年全國土壤污染調查公報(bào)顯示，我國土壤重金(jīn)屬污染問題不容樂觀，土壤超标率達到(dào)16.1%，南方重金(jīn)屬污染情況明(míng)顯高(gāo)于北方，西南、中南地區(qū)污染物嚴重超标。我國受重金(jīn)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(dà)田農(nóng)作(zuò)物耕地面積約60萬hm2，其中以鉛、汞、镉、銅及其複合污染尤爲嚴重[2]。每年因重金(jīn)屬污染帶來(lái)了(le)大(dà)範圍糧食減産，造成了(le)嚴重的經濟損失。對(duì)于土壤重金(jīn)屬污染問題，應加強對(duì)污染源的得力監管，修複治理(lǐ)應采用(yòng)防治結合的有效措施。

黏土礦物在重金(jīn)屬污染土壤修複中的應用(yòng)

針對(duì)嚴重的土壤重金(jīn)屬污染問題，現(xiàn)有的修複治理(lǐ)措施主要包括客/換土法、電解法、熱處理(lǐ)法、生物修複等，但(dàn)各個修複方法均有其自(zì)身的優缺點，應因地制宜地選擇利用(yòng)。近年來(lái)，針對(duì)重金(jīn)屬污染修複材料的研發成爲學者關注的熱點，黏土礦物因其自(zì)身獨特的物理(lǐ)化學性質，在重金(jīn)屬污染修複治理(lǐ)方面發揮了(le)顯著的作(zuò)用(yòng)。目前應用(yòng)的黏土礦物主要包括膨潤土、沸石、凹凸棒等。

（一）膨潤土

膨潤土的主要礦物成分爲蒙脫石，在我國分布廣且儲量大(dà)，對(duì)多種重金(jīn)屬元素都具有一定的修複效果。汞鐵(tiě)軍等[3]研究表明(míng)，膨潤土可用(yòng)于重金(jīn)屬污染修複治理(lǐ)，膨潤土與重金(jīn)屬會(huì)生成Pb（NO3）2和(hé)CdCO3等物質，使重金(jīn)屬的沉澱率均在85%以上(shàng)。師俊傑等[4]研究表明(míng)，施用(yòng)膨潤土以及膨潤土與叢枝菌根真菌複合處理(lǐ)均可有效降低(dī)土壤中有效态重金(jīn)屬含量，植株地上(shàng)和(hé)地下(xià)部分重金(jīn)屬含量也(yě)顯著減少。胡克偉等[5]對(duì)比了(le)膨潤土對(duì)4種重金(jīn)屬離子的富集系數，結果顯示富集系數大(dà)小(xiǎo)爲Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。謝(xiè)正苗等[6]采用(yòng)膨潤土修複礦區(qū)鉛、鋅污染土壤，研究得出在pH=5的條件下(xià)，膨潤土∶污染土壤=1∶5時(shí)，修複效果最好(hǎo)。另有研究者将殼聚糖負載在膨潤土上(shàng)制成顆粒狀的吸附劑，用(yòng)于鋅污染土壤修複，結果表明(míng)，pH爲6～8的條件下(xià)，膨潤土與殼聚糖的質量比爲1∶20，鋅質量濃度≤200m/L，吸附平衡時(shí)間5min，重金(jīn)屬鋅的去除率達到(dào)了(le)98%[7]。

（二）沸石

天然沸石具有很(hěn)強的選擇吸附能(néng)力，吸附容量和(hé)離子交換能(néng)力均較大(dà)，在修複改良土壤方面具有顯著的作(zuò)用(yòng)。有研究人員利用(yòng)沸石修複镉污染土壤，沸石添加顯著降低(dī)了(le)黑麥草、莴苣和(hé)燕麥根、莖中的镉含量，沸石添加量爲1%時(shí)，莴苣葉片中镉含量較對(duì)照減少了(le)86%[8]。Nissen等[9]研究發現(xiàn)，污泥中添加0.5%和(hé)1.0%的沸石，90d內污泥中移動性重金(jīn)屬鋅含量顯著降低(dī)，向植物的傳遞量也(yě)顯著減少。王秀麗(lì)等[10]利用(yòng)沸石修複镉污染土壤，結果表明(míng)，沸石可降低(dī)交換态镉含量，促進交換态向鐵(tiě)錳氧化物結合态、碳酸鹽結合态、有機态、殘渣态等低(dī)活性轉化。Hapour等[11]對(duì)比了(le)沸石和(hé)膨潤土對(duì)于镉、鉛複合污染土壤的修複效果，結果顯示，沸石對(duì)镉和(hé)鉛的吸附能(néng)力優于膨潤土，更加有效地降低(dī)了(le)土壤镉、鉛的生物有效性以及農(nóng)作(zuò)物玉米地上(shàng)部分和(hé)根部中的镉含量。Mahabadia等[12]研究指出，天然沸石促使黏土、沙土、沙壤土和(hé)壤土等不同質地土壤镉浸出量顯著減少，15%的沸石添加量對(duì)镉的吸附效果最佳。

（三）凹凸棒

凹凸棒是一種含水(shuǐ)的層鏈狀鎂質矽酸鹽礦物，具有較大(dà)的比表面積和(hé)很(hěn)強的吸附性能(néng)。凹凸棒廉價易得，在土壤重金(jīn)屬污染的原位鈍化修複中得以應用(yòng)。使用(yòng)凹凸棒黏土礦物可提升土壤pH值，提高(gāo)了(le)土壤對(duì)重金(jīn)屬的吸附能(néng)力，當污染土壤與凹凸棒的質量比爲20∶1時(shí)，對(duì)銅、鋅、镉等重金(jīn)屬污染土壤的修複效果最佳，銅、鋅、镉的修複率平均達31.50%、26.15%、34.92%，有效減少了(le)蔬菜對(duì)其的吸收[13]。楊秀紅(hóng)等[14]通過盆栽試驗研究了(le)凹凸棒對(duì)銅污染土壤的修複效果，結果表明(míng)，污染土壤中添加凹凸棒後可顯著降低(dī)銅的生物有效性。任靜華[15]采用(yòng)凹凸棒開(kāi)展了(le)野外(wài)大(dà)田原位修複試驗，結果表明(míng)施用(yòng)凹凸棒顯著降低(dī)了(le)土壤中DGT提取态镉，3a試驗期間凹凸棒促使小(xiǎo)麥和(hé)水(shuǐ)稻籽粒中镉含量持續下(xià)降。

結語

黏土礦物儲量豐富、價格低(dī)廉，是重金(jīn)屬污染土壤修複治理(lǐ)的新途徑，具有很(hěn)大(dà)的應用(yòng)潛力。采用(yòng)其修複治理(lǐ)重金(jīn)屬污染土壤可原位進行，操作(zuò)簡單，不會(huì)産生二次污染。目前，利用(yòng)黏土礦物的修複治理(lǐ)大(dà)多處于實驗室研究階段，工(gōng)程應用(yòng)非常少，亟待不斷深化相關研究，探索最适的應用(yòng)條件及修複治理(lǐ)能(néng)力，針對(duì)性地進行改性處理(lǐ)，不斷提高(gāo)黏土礦物作(zuò)爲環境材料的修複治理(lǐ)能(néng)力，發揮其更大(dà)的應用(yòng)價值。

文(wén)章來(lái)源：河(hé)南農(nóng)業科技版