不同修復劑對Cd污染土壤的修復效果研究

摘要：針對Cd污染土壤，本文對比分析海泡石、沸石和凹凸棒石三種修復劑的修復效果。試驗結果顯示，3種修復劑均能有效降低Cd含量，根據修復效果，排序為海泡石＞凹凸棒石＞沸石，海泡石表現最佳，平均降低率達46.98%。研究發現，隨著修復劑加入量的增加，修復效果逐漸提高，土壤初始鎘含量越高，修復效果越明顯。此外，所有修復劑均能提高土壤pH，減少鎘的生物有效性。本研究為Cd污染土壤修復提供新方法。

關鍵詞：Cd污染土壤；修復；海泡石；沸石；凹凸棒石

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-000-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.002

Study on the remediation effect of different remediation agents on Cd contaminated soil

LI Chao， GAO Jinglei

（Jiangsu Longhuan Environmental Technology Co.， Ltd.， Changzhou 231001， China）

Abstract： Faced with Cd contaminated soil， this paper compares and analyzes the remediation effects of three remediation agents， namely sepiolite， zeolite， and attapulgite. The experimental results show that all three restorations are effective in reducing Cd content， according to the restoration effect， the order is sepiolite＞attapulgite＞zeolite， with sepiolite showing the best performance， with an average reduction rate of 46.98%. Research has found that as the amount of remediation agent added increases， the remediation effect gradually improves， and the higher the initial cadmium content in the soil， the more significant the remediation effect. In addition， all remediation agents can increase soil pH and reduce the bioavailability of cadmium. This study provides a new method for the remediation of Cd contaminated soil.

Keywords： Cd contaminated soil; remediation; sepiolite; zeolite; attapulgite

鎘（Cd）是一種有毒的重金屬，其在土壤中的積累已成為全球性環境問題。鎘主要通過工業活動、化肥施用、污水灌溉和大氣沉降等途徑進入土壤。土壤受到鎘污染，會降低土壤的生物活性和肥力，鎘還可通過食物鏈對人體健康造成嚴重威脅[1]。現有Cd污染土壤修復技術均存在一定的局限性，本研究通過開展試驗，評估不同修復劑對Cd污染土壤的修復效果。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

土壤樣品采集于江蘇省常州市農田，Cd含量為0.10 mg/kg。主要試劑為Cd（NO3）2·4H2O（分析純）。修復劑有3種，即海泡石（精選，質量好）、沸石（純度高，吸附性能良好）和凹凸棒石。選擇適當粒度和純度的凹凸棒石，經研磨和篩選，規格為75 μm。試驗儀器有土壤原位pH計、電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、實驗室機械數顯計時攪拌器和恒溫恒濕試驗箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 制備不同含量Cd污染土壤

為模擬不同程度的Cd污染環境，首先需要制備不同含量Cd污染土壤。一是土壤采集與預處理。從選定地點采集土壤樣品，通過風干、破碎和篩選，去除雜質和較大顆粒，以確保土壤樣品的均一性。二是鎘溶液配制。根據試驗需求，配制不同濃度的硝酸鎘溶液（0.90 mg/L、1.90 mg/L、4.90 mg/L）。三是土壤污染處理。將配制好的鎘溶液均勻噴灑到土壤樣品上，然后將處理過的土壤放置在室溫下風干，得到不同程度的（1.00 mg/kg、2.00 mg/kg、5.00 mg/kg）Cd污染

土壤。

1.2.2 加入不同質量的修復劑

根據試驗設計，每份土壤樣品為500.00 g，添加不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的海泡石、沸石和凹凸棒石作為修復劑。修復劑在試驗前進行研磨和篩選處理，保證其粒度適宜[2]。將配制好的修復劑按照預定比例均勻地加入每個Cd污染土壤樣品中，確保修復劑與土壤充分混合。

將處理過的土壤樣品放置在恒溫恒濕箱中。恒溫恒濕箱的溫度設置為25 ℃，相對濕度設置為60%。土壤樣品放置48 h，保證修復劑與土壤中的Cd充分反應。將修復后的土壤樣品進行干燥和研磨，使用ICP-MS檢測修復后土壤Cd含量[3]，采用土壤原位pH計測量修復后土壤pH[4]。

2 結果與討論

2.1 海泡石對Cd污染土壤的修復效果

其他試驗條件一致時，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的海泡石進行試驗，考察海泡石加入量對Cd污染土壤的修復效果，如表1所示。隨著海泡石加入量的增加，鎘含量降低率普遍增加，表明海泡石對Cd污染土壤的修復效果提高。當初始鎘含量為1.00 mg/kg時，海泡石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從24.38%增加到49.38%；當初始鎘含量為2.00 mg/kg時，鎘含量降低率從40.34%增加到56.47%；當初始鎘含量為5.00 mg/kg時，鎘含量降低率從42.78%增加到60.65%。初始鎘含量越高，海泡石的修復效果越明顯。

修復后的土壤pH普遍增加，海泡石可能通過提高土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減少其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態轉化，降低其在土壤中的含量[5]。海泡石是一種有效的Cd污染土壤修復材料，其修復效果隨著海泡石加入量的增加而增強。初始鎘含量越高，修復效果越明顯。

2.2 沸石對Cd污染土壤的修復效果

其他試驗條件一致時，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的沸石進行試驗，考察沸石加入量對Cd污染土壤的修復效果，如表2所示。隨著沸石加入量的增加，鎘含量降低率有所增加，說明沸石對Cd污染土壤的修復效果提高。對于初始鎘含量為

1.00 mg/kg的樣品，沸石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從21.22%增加到29.56%；對于初始鎘含量為2.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從24.57%增加到31.33%；對于初始鎘含量為5.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從25.12%增加到32.87%。初始鎘含量越高，沸石的修復效果越明顯。

修復后土壤pH均有所上升，沸石可能通過提升土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減輕其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態轉化，降低其在土壤中的含量。沸石是一種Cd污染土壤的修復材料，其修復能力隨著加入量的增加而增強。初始鎘含量越高，修復效果越明顯。

2.3 凹凸棒石對Cd污染土壤的修復效果

其他試驗條件一致時，加入不同比例（2.5%、5.0%、7.5%）的凹凸棒石進行試驗，考察凹凸棒石加入量對Cd污染土壤的修復效果，如表3所示。隨著凹凸棒石加入量的增加，鎘含量降低率有所增加，說明凹凸棒石對Cd污染土壤的修復效果提高。對于初始鎘含量為1.00 mg/kg的樣品，凹凸棒石加入量從2.5%增加到7.5%，鎘含量降低率從27.43%增加到39.75%；對于初始鎘含量為2.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從30.11%增加到40.16%；對于初始鎘含量為5.00 mg/kg的樣品，鎘含量降低率從31.03%增加到42.37%。初始鎘含量越高，凹凸棒石的修復效果越明顯。

修復后土壤pH均有所上升，說明凹凸棒石可能通過提升土壤pH來降低鎘的生物有效性，從而減輕其危害。隨著鎘含量降低率的增加，土壤pH普遍有所提高，表明pH的提高有助于鎘的固定或者形態轉化，降低其在土壤中的含量。凹凸棒石作為Cd污染土壤的修復材料，其修復能力隨著加入量的增加而增強。初始鎘含量越高，修復效果越明顯。

2.4 不同修復劑對Cd污染土壤的修復效果對比

在3種修復劑中，海泡石的鎘含量平均降低率最高，達到46.98%，表明其對Cd污染土壤具有最佳修復效果；凹凸棒石的鎘含量平均降低率為35.11%，位居第二，修復效果優于沸石，但低于海泡石；沸石的鎘含量平均降低率最低，為27.30%，雖然有一定修復效果，但相比海泡石和凹凸棒石，修復效果較弱。在3種修復劑的試驗中，隨著修復劑加入量的增加，鎘含量降低率普遍增加，表明加入更多的修復劑能更有效地降低土壤Cd含量。初始鎘含量越高，修復效果越明顯。修復后土壤pH有所上升，有助于減少鎘的生物有效性。海泡石、沸石和凹凸棒石在修復Cd污染土壤方面各有優勢。海泡石表現出最高的修復效率，凹凸棒石次之，而沸石修復效果最弱，但在某些情況下可能仍然是一個可行選擇。在選擇修復劑時，要綜合考慮修復效果、成本、可用性和土壤等因素。

3 結論

海泡石、沸石和凹凸棒石是3種修復劑，可用于Cd污染土壤的修復。試驗結果表明，這些修復劑均能有效降低土壤Cd含量，其中，海泡石表現出最佳的修復效果，其鎘含量平均降低率高達46.98%，顯著優于沸石和凹凸棒石。隨著修復劑加入量的增加，修復效果逐漸提高，且初始鎘含量越高，修復效果越明顯。所有修復劑均能提高土壤pH，有助于減少鎘的生物有效性。綜合考慮成本、可用性及環境因素，海泡石在Cd污染土壤修復領域具有較大的應用潛力。

參考文獻

1 魯 倩，車 健，邊朋沙，等.不同修復劑對Cd污染土壤修復效果研究[J].山東化工，2023（13）：244-247.

2 申鑫雨，張千喜，王 涌，等.海泡石對鎘污染土壤的鈍化修復效應的研究[J].山西化工，2022（2）：306-308.

3 聶衍韜，黃 聰.不同修復劑對鎘污染土壤修復及理化性質的影響[J].農技服務，2021（11）：62-64.

4 胡青云，唐佑根，張志強，等.4種修復劑對鎘污染農田土壤及糙米的降鎘效果[J].湖南農業科學，2021（3）：51-54.

5 李春霖，廖大成，何東永，等.新型鎘污染土壤修復劑的制備及其應用研究[J].現代農業科技，2021（4）：153-154.