土壤是人類賴以生存的自然資源,同時也是人類生存環(huán)境中的重要組成元素。但是隨著工業(yè)文明的不斷發(fā)展,國內(nèi)外土壤重金屬問題愈發(fā)嚴重,當前國內(nèi)關(guān)于開展農(nóng)田Cd污染的調(diào)查工作從上世紀70年代開始目前已涉及到全國32個地區(qū)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,我國約有兩萬多hm2的田地受到鎘的污染,每年這些田地生產(chǎn)的鎘米5萬t以上,并且每年因為土壤重金屬污染而損失的糧食超過1500萬t,其直接嚴重影響到我國糧食生產(chǎn)及食物安全。
在重金屬污染的土壤修復技術(shù)中,作為一種低成本的修復技術(shù),原位修復技術(shù)利用的是粘土礦物鈍化土壤中的重金屬的有效技術(shù)。其中膨潤土的主要成分是蒙脫石,其為2:1型的粘土礦物,具有顆粒細小,比表面積大,吸附能力強等特點,而Zeolite是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物,其結(jié)構(gòu)決定了沸石具有較大的靜電力及離子交換性能。這兩種物質(zhì)材料具有的特殊結(jié)構(gòu)能夠使其在土壤污染治理方面具有巨大潛力。
本次試驗是以河北圍場縣的天然沸石與山西膨潤土為材料,研究了兩種材料對土壤重金屬Cd的吸附性,其能夠?qū)υ恍迯椭亟饘傥廴就寥捞峁├碚摶A(chǔ)。其中,改良方法設(shè)3個水平,即CK(不加黏土礦物處理) 、施加膨潤土、施加沸石,膨潤土和沸石的用量均為20 g/kg;Cd污染程度設(shè)3個水平,10,20,50 mg/kg。試驗盆缽規(guī)格為上口直徑22 cm,底直徑15 cm,高20 cm,每盆裝供試土壤4kg,分別于60,120,180,240 d時采樣分析土壤中總Cd和有效Cd含量。試驗期間種植烏塌菜2季。
在Cd輕度污染時,與對照相比,施加膨潤土和沸石,土壤有效態(tài)Cd都有顯著降低。其中,到240d時,施加膨潤土和沸石的土壤有效態(tài)Cd含量比60 d時分別降低了1.28,1.39 mg/kg,與CK相比,240 d降低量分別達到了0.94,0.84 mg/kg,其分別是CK的0.37倍和0.44倍。表明膨潤土和沸石對土壤Cd有明顯的鈍化作用。隨著改良時間的延長,土壤有效態(tài)Cd的含量都在降低,施加膨潤土和沸石土壤有效態(tài)Cd的含量顯著低于CK,土壤有效態(tài)Cd降低的幅度大于CK,尤其是在180 d時更為明顯。其原因可能是在120,180 d期間沒有種植作物,而在其他時期,作物根系分泌的有機酸對Cd有一定的活化作用。
膨潤土和沸石對土壤中交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘都有一定程度的鈍化作用,但其對不同程度鎘污染土壤的鈍化效果不同。在鎘輕、中度污染時,二者的效果相當,均能有效地鈍化土壤中的鎘,促進土壤鎘由生物有效態(tài)向非生物有效態(tài)的轉(zhuǎn)化,減輕其毒害;而在鎘重度污染條件下,膨潤土仍對鎘有顯著的鈍化作用,而沸石則表現(xiàn)為活化作用。說明沸石對輕中度鎘污染土壤有改良作用,對重度鎘污染土壤有促進污染的作用。