珠三角农用地土壤重金属污染治理修复研究实践与展望

利用改性膨润土材料稳定钝化修复重金属污染土壤技术对珠三角典型农用地土壤重金属Cd,Pb污染修复进行了研究与应用探讨。在对选择的典型污染工作区进行污染现状详细调查与评价的基础上,以钙基膨润土为基础材料,研制了18种改性膨润土修复材料,通过吸附解吸重金属实验筛选出7种吸附能力较强的改性材料;并通过盆栽模拟修复试验和污染场地示范修复试验,最终筛选出对Cd,Pb污染土壤有较好修复能力的修复材料,即巯基化改性膨润土及钠化胡敏酸改性膨润土。     

巯基-蒙脱石复合材料对不同程度Cd污染农田土壤修复研究

为研究巯基-蒙脱石复合材料对重金属镉不同污染水平农田土壤的钝化效果,通过盆栽和大田试验,对不同Cd污染水平土壤中施加巯基-蒙脱石复合材料及巯基混合修复材料,并种植小白菜(Brassica chinensis)。结果表明,(1)向镉高污染水平(Cd 3.25 mg?kg~(-1))土壤施加0.1%、0.5%、1%、2%巯基-蒙脱石复合材料后,小白菜Cd含量分别降低27.2%、62.8%、73.0%和88.4%,且当添加量为1%时,小白菜Cd含量为0.19 mg?kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB2762—2012)中的限量值0.2mg·kg~(-1);同时当添加量为1%、2%时,土壤Cd水溶态含量分别比空白对照降低18.2%、12.4%,Cd离子交换态含量分别比空白对照降低23.8%、28.6%。(2)按0.5%、1%、2%添加巯基混合修复材料后,镉高污染水平土壤中小白菜Cd含量分别降低41.4%、69.1%、80.6%;镉中污染水平(Cd 1.43 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低47.5%、72.1%、85.2%;镉低污染水平(Cd 0.62 mg?kg~(-1))土壤中小白菜Cd含量分别降低18.3%、52.5%、79.4%。后效试验表明,在种植第二季小白菜时,修复材料的钝化效果仍然相当显著。田间试验表明,添加修复材料显著降低了小白菜对Cd的累积。由此说明,钝化材料降低了土壤中Cd的活性,有效地固定了土壤中的Cd,抑制了小白菜对镉的吸收。该研究可为不同程度Cd污染农田钝化修复技术提供新的途径。     

巯基化蒙脱石用于镉污染农田安全生产的效果及其持久性

为探讨巯基化蒙脱石（TM）实现镉（Cd）污染农田安全生产的效果及其持久性,开展了连续两年共四季田间水稻试验,研究了在Cd高污染（2.46~3.81 mg ·kg^-1）土壤中,仅第一季施用不等量TM后,不再补施对每季水稻各部位Cd含量和土壤有效态Cd含量的影响.结果发现,TM可显著降低水稻各位Cd含量和土壤中有效态Cd含量,且钝化效果持久性明显.按0.5%和1%施用TM后,第一季水稻各部位Cd含量比对照显著降低,糙米ω（Cd）相比对照的0.98 mg ·kg^-1分别降至0.16 mg ·kg^-1和0.08 mg ·kg^-1,降幅各达84.0%和91.9%,含量低于国家标准GB 2762-2017中Cd的限量值0.2 mg ·kg^-1.0.5%和1%处理下连续种植的后续三季水稻糙米基本都达标,Cd含量分别降低了50.2%~67.8%和56.0%~81.6%.0.5%和1%处理下,第一季土壤有效态Cd质量分数从对照的48.4%分别降至27.9%和18.4%,降低了20.5%和29.9%,后续三季分别降低了10.0%~17.1%和12.4%~20.8%,与对照差异显著.土壤中有效态Cd含量与水稻各部位Cd含量之间存在极显著的正相关关系,TM主要通过降低土壤中有效态Cd含量而减少水稻对土壤Cd的吸收累积,从而使水稻各部位Cd含量降低.综合两年效果试验来看,TM抑制水稻吸收土壤中Cd效果显著,且两年内效果持久性良好,可较好地应用于Cd高污染农田安全生产.     

蒙脱石-OR-SH复合体修复剂对重金属污染土壤中Cd的钝化效果

利用溶剂分散法成功地将功能基团—SH嫁接到蒙脱石上,得到蒙脱石-OR-SH复合体材料,该复合体材料对Cd的饱和吸附容量可达37.82 mg·g-1(0.1 mol·L-1KNO3体系)和69.13 mg·g-1(不考虑离子浓度影响).通过小白菜盆栽和大田试验探讨了该复合体材料对Cd污染土壤的钝化效果.结果表明,在Cd污染土壤上施加蒙脱石-OR-SH复合体材料后,土壤中可交换态Cd形态占比分别低了64.51%(原土)和80.37%(3 mg·kg-1Cd含量的成化土),铁锰氧化结合态Cd形态占比分别提升了176.66%(原土)和418.31%(3 mg·kg-1Cd含量的成化土),降低了毒性元素Cd在土壤中的活性和可移动性,有效地固定了土壤中的Cd,小白菜中镉含量比对照分别降低了57.14%(原土)和60.64%(3 mg·kg-1Cd含量的成化土),同时能促进小白菜的生长.