不同組分與配比鈍化劑對Pb、Cd污染土壤修復時效性研究

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）

現階段，我國農田重金屬污染的主要污染元素是鎘（Cd）和鉛（Pb）污染[1]。國內外常用的土壤重金屬治理方法主要有物理、化學和生物法。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，修復范圍較小及植物和微生物修復法等生物技術不成熟性，目前農田重金屬污染治理依舊是個難題[2]?；瘜W鈍化技術是向重金屬污染土壤中施加鈍化劑，通過吸附、沉淀、螯合等作用，使重金屬在土壤中的各賦存形態發生變化，從而降低其生物有效性而達到治理重金屬污染的目的。該技術具有處理時間短、經濟廉價、適用范圍廣等優點，是目前較好的重金屬污染治理技術之一[3]。常用的鈍化劑主要有粘土礦物、石灰性物質、含磷物質等[4]?，F階段我國對土壤重金屬化學鈍化劑多為投加量及其種類對土壤中重金屬的鈍化效果影響方面的研究[5]，而很少出現涉及鈍化劑組分及比例對鈍化效果及時效的影響研究。本研究以膨潤土、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對農田土壤中Cd、Pb的鈍化效果，以期為膨潤土或沸石和石灰、磷肥制備鈍化劑用于農田土壤中的Cd、Pb污染修復提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采用梅花布點法，采集0～20cm深度的韶關市郊區某重金屬污染土壤進行實驗室分析。經測定，試驗土壤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100目篩。

1.2 土壤培養試驗

將供試土壤自然風干，剔除雜物后，研磨并過1 mm網篩。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%。每個處理重復3次。將土壤放置在陰涼通風處養護，定期補充水分保證土壤含水率控制在20%～30%，并在室溫環境下培養90d。每隔30d取樣檢測土壤有效態鉛、鎘含量。

表1 鈍化劑的組成和比例

1.3 測定項目與方法

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

1.4 計算與統計方法

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）。

試驗數據用SPSS 20.0進行統計分析。

2 結果分析與討論

2.1 鈍化劑對土壤中Cd、Pb的鈍化率隨時間變化的規律

2.1.1 鈍化劑對土壤中Cd的鈍化率隨時間變化的規律。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Cd的鈍化率隨鈍化時間的變化規律均存在一定影響。在膨潤土配制的鈍化劑中，除BCP-1在鈍化的60d對土壤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間的延長而降低。BCP-3在鈍化的第90d對Cd的鈍化率為負值，這可能是由于隨著鈍化時間的延長，土壤的中游離態的如 Ca2+、Pb2+、Mn2+的二價金屬陽離子與Cd2+競爭吸附，導致土壤中游離態的陽離子的減少而促進了土壤中Cd2+的浸出量快速增大，使得鈍化率為負值[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間的而延長而升高。

圖1 不同鈍化劑對土壤中Cd的鈍化率隨時間變化

2.1.2 鈍化劑對土壤中Pb的鈍化率隨時間變化的規律。如圖2所示，在膨潤土配制的鈍化劑中，3種配比的鈍化劑均在鈍化的第90d對Pb的鈍化率最大，但三者在鈍化的30d、60d對Pb鈍化率有所區別，除BCP-2在鈍化的30d和60d對土壤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Pb的鈍化率最大，但在鈍 化的 30d、60d 對Pb鈍化率有所區別。除ZCP-3對Pb的鈍化率隨鈍化時間的延長而增大外，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Pb的鈍化率為負值。

圖2 不同鈍化劑對土壤中Pb的鈍化率隨時間變化

2.2 不同鈍化劑對土壤中Cd、Pb的90 d平均鈍化效果

6種鈍化劑對土壤中Cd和Pb的90d平均鈍化效果見圖3。除BCP-3外其他5種鈍化劑對Cd的鈍化率均高于Pb。由圖3可知，ZCP-1對土壤中的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Cd的鈍化效果高于粘土礦物組分為膨潤土的鈍化劑，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Cd的鈍化效果最好。

BCP-2對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，所有由膨潤土制備的鈍化劑對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∶膨潤土比例為1∶1∶2制備的鈍化劑對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?，鈍化劑對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 不同鈍化劑對土壤中Cd、Pb的90d平均鈍化率

3 結論

鈍化劑的配比及所采用的粘土礦物原料不同對Cd和Pb的鈍化率隨鈍化時間的變化規律均存在一定影響。從整體上看，以膨潤土作為原料制備的鈍化劑隨鈍化效果的延長對Cd的鈍化率呈下降趨勢，而以沸石為原料的鈍化呈升高的趨勢，而所有鈍化劑對土壤中Pb的鈍化隨鈍化時間的延長呈上升趨勢?？梢?，鈍化劑的對土壤中Pb、Cd的鈍化時效可持續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土壤中Cd的鈍化效果最好，以膨潤土作為原料制備的鈍化劑對土壤中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配比的鈍化劑對土壤中Cd和Pb的鈍化效果較好。