不同組分與配比鈍化劑對(duì)Pb、Cd污染土壤修復(fù)時(shí)效性研究

田 雪，李軍娟，高育慧，周文君

（深圳文科園林股份有限公司，廣東深圳 518000）

現(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)田重金屬污染的主要污染元素是鎘（Cd）和鉛（Pb）污染[1]。國(guó)內(nèi)外常用的土壤重金屬治理方法主要有物理、化學(xué)和生物法。但由于客土法、熱脫附法等物理方法操作成本高，易造成二次污染，修復(fù)范圍較小及植物和微生物修復(fù)法等生物技術(shù)不成熟性，目前農(nóng)田重金屬污染治理依舊是個(gè)難題[2]?；瘜W(xué)鈍化技術(shù)是向重金屬污染土壤中施加鈍化劑，通過(guò)吸附、沉淀、螯合等作用，使重金屬在土壤中的各賦存形態(tài)發(fā)生變化，從而降低其生物有效性而達(dá)到治理重金屬污染的目的。該技術(shù)具有處理時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)廉價(jià)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前較好的重金屬污染治理技術(shù)之一[3]。常用的鈍化劑主要有粘土礦物、石灰性物質(zhì)、含磷物質(zhì)等[4]?，F(xiàn)階段我國(guó)對(duì)土壤重金屬化學(xué)鈍化劑多為投加量及其種類對(duì)土壤中重金屬的鈍化效果影響方面的研究[5]，而很少出現(xiàn)涉及鈍化劑組分及比例對(duì)鈍化效果及時(shí)效的影響研究。本研究以膨潤(rùn)土、沸石、石灰、磷肥為主要原料制備不同組分比例的鈍化劑，研究其在第30d、60d和90d對(duì)農(nóng)田土壤中Cd、Pb的鈍化效果，以期為膨潤(rùn)土或沸石和石灰、磷肥制備鈍化劑用于農(nóng)田土壤中的Cd、Pb污染修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采用梅花布點(diǎn)法，采集0～20cm深度的韶關(guān)市郊區(qū)某重金屬污染土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。經(jīng)測(cè)定，試驗(yàn)土壤pH值為6.89，土壤總Cd為2.21mg/kg，浸出量為0.05mg/kg，總 Pb 為 85.92mg/kg，浸出量為 0.15mg/kg。

供試鈍化劑采用膨潤(rùn)土、磷肥（鈣鎂磷肥）、石灰、沸石為原料，以一定比例混合均勻制備，研磨后過(guò)100目篩。

1.2 土壤培養(yǎng)試驗(yàn)

將供試土壤自然風(fēng)干，剔除雜物后，研磨并過(guò)1 mm網(wǎng)篩。稱取分篩后的土壤500g，多份，置于800mL的透明塑料碗中，選出1份作為空白對(duì)照組。除空白組外，以6g/kg濃度按照表1鈍化劑的配比分別向其余幾份土壤中添加鈍化劑，與土壤充分混合均勻后，噴灑去離子水保持土壤含水率在20%～30%。每個(gè)處理重復(fù)3次。將土壤放置在陰涼通風(fēng)處養(yǎng)護(hù)，定期補(bǔ)充水分保證土壤含水率控制在20%～30%，并在室溫環(huán)境下培養(yǎng)90d。每隔30d取樣檢測(cè)土壤有效態(tài)鉛、鎘含量。

表1 鈍化劑的組成和比例

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤重金屬總含量采用三酸消解-石墨原子吸收光譜法測(cè)定（GB/T 17141-1997）；重金屬浸出量通過(guò)醋酸緩沖溶液法進(jìn)行提取，石墨原子吸收光譜法測(cè)定（HJ/T 300-2007）。

1.4 計(jì)算與統(tǒng)計(jì)方法

式中：K為鈍化率（%）；C為鈍化平衡后重金屬浸出濃度（ng/mL）；C0為鈍化前重金屬浸出濃度（ng/mL）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 鈍化劑對(duì)土壤中Cd、Pb的鈍化率隨時(shí)間變化的規(guī)律

2.1.1 鈍化劑對(duì)土壤中Cd的鈍化率隨時(shí)間變化的規(guī)律。如圖1所示，鈍化劑的配比及所采用的粘土礦物原料不同，對(duì)Cd的鈍化率隨鈍化時(shí)間的變化規(guī)律均存在一定影響。在膨潤(rùn)土配制的鈍化劑中，除BCP-1在鈍化的60d對(duì)土壤Cd的鈍化率最低，在鈍化的30d鈍化率最高外，其他2種鈍化劑均隨著鈍化時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。BCP-3在鈍化的第90d對(duì)Cd的鈍化率為負(fù)值，這可能是由于隨著鈍化時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤的中游離態(tài)的如 Ca2+、Pb2+、Mn2+的二價(jià)金屬陽(yáng)離子與Cd2+競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致土壤中游離態(tài)的陽(yáng)離子的減少而促進(jìn)了土壤中Cd2+的浸出量快速增大，使得鈍化率為負(fù)值[7]。而在沸石配制的鈍化劑中，除ZCP-2與BCP-1相同均在鈍化的60d對(duì)土壤Cd的鈍化率最低，在鈍化的30d鈍化率最高外，其他2種鈍化劑均隨著鈍化時(shí)間的而延長(zhǎng)而升高。

圖1 不同鈍化劑對(duì)土壤中Cd的鈍化率隨時(shí)間變化

2.1.2 鈍化劑對(duì)土壤中Pb的鈍化率隨時(shí)間變化的規(guī)律。如圖2所示，在膨潤(rùn)土配制的鈍化劑中，3種配比的鈍化劑均在鈍化的第90d對(duì)Pb的鈍化率最大，但三者在鈍化的30d、60d對(duì)Pb鈍化率有所區(qū)別，除BCP-2在鈍化的30d和60d對(duì)土壤Pb的鈍化率大致相等外，其他2種鈍化劑均在鈍化的第60d取得鈍化率的最低值。與膨潤(rùn)土配制的鈍化劑相同，沸石配制的鈍化劑也均在鈍化的第90d對(duì)Pb的鈍化率最大，但在鈍 化的 30d、60d 對(duì)Pb鈍化率有所區(qū)別。除ZCP-3對(duì)Pb的鈍化率隨鈍化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大外，其他2種鈍化劑在鈍化的第60d取得鈍化率的最低值。ZCP-2在鈍化的第60d對(duì)Pb的鈍化率為負(fù)值。

圖2 不同鈍化劑對(duì)土壤中Pb的鈍化率隨時(shí)間變化

2.2 不同鈍化劑對(duì)土壤中Cd、Pb的90 d平均鈍化效果

6種鈍化劑對(duì)土壤中Cd和Pb的90d平均鈍化效果見(jiàn)圖3。除BCP-3外其他5種鈍化劑對(duì)Cd的鈍化率均高于Pb。由圖3可知，ZCP-1對(duì)土壤中的Cd的鈍化率最高，鈍化率為45.55%，接著依次是ZCP-3、BCP-1、BCP-2、ZCP-2，BCP-3 的鈍化率最低。就鈍化劑組分而言，除磷肥∶石灰∶粘土礦物比例為1∶1∶2外，粘土礦物組分為沸石的鈍化劑對(duì)Cd的鈍化效果高于粘土礦物組分為膨潤(rùn)土的鈍化劑，就鈍化劑配比而言，磷肥∶石灰∶粘土礦物比例為1∶2∶1制備的鈍化劑對(duì)Cd的鈍化效果最好。

BCP-2對(duì)Pb的鈍化率最高，其鈍化率為31.46%，BCP-3、BCP-1、ZCP-1、ZCP-3、ZCP-2、BCP-2依次減小。就鈍化劑組分而言，所有由膨潤(rùn)土制備的鈍化劑對(duì)Pb的平均鈍化率均大于由沸石制備的鈍化劑。就鈍化劑配比而言，磷肥∶石灰∶膨潤(rùn)土比例為1∶1∶2制備的鈍化劑對(duì)Pb的90d平均鈍化率最高，而在含沸石的鈍化劑中，磷肥∶石灰∶沸石比例為1∶2∶1制備的鈍化劑90d平均鈍化率最高?？梢?jiàn)，鈍化劑對(duì)Cd、Pb鈍化效果的好壞，是由鈍化劑的組成成分與組成配比共同決定的。

圖3 不同鈍化劑對(duì)土壤中Cd、Pb的90d平均鈍化率

3 結(jié)論

鈍化劑的配比及所采用的粘土礦物原料不同對(duì)Cd和Pb的鈍化率隨鈍化時(shí)間的變化規(guī)律均存在一定影響。從整體上看，以膨潤(rùn)土作為原料制備的鈍化劑隨鈍化效果的延長(zhǎng)對(duì)Cd的鈍化率呈下降趨勢(shì)，而以沸石為原料的鈍化呈升高的趨勢(shì)，而所有鈍化劑對(duì)土壤中Pb的鈍化隨鈍化時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)?？梢?jiàn)，鈍化劑的對(duì)土壤中Pb、Cd的鈍化時(shí)效可持續(xù)90d以上。

就鈍化劑90d鈍化效果可以看出，以沸石作為原料制備的鈍化劑對(duì)土壤中Cd的鈍化效果最好，以膨潤(rùn)土作為原料制備的鈍化劑對(duì)土壤中Pb的鈍化效果最好。且從整體上看磷肥∶石灰∶粘土礦物比例為1∶2∶1配比的鈍化劑對(duì)土壤中Cd和Pb的鈍化效果較好。