鎘是一種移動性很強的重金屬,易被植物吸收導致農作物的產量和品質降低,一旦通過食物鏈進入人體,就會直接危害到人體健康,造成人體腎功能障礙、高血壓、肝膽損傷和“痛痛病”等各種病癥。據統計,我國鎘污染的土地面積約為1萬hm2,鎘污染水稻達5000萬kg。土壤鎘污染問題已受到土壤學、生態學和環境科學等學科越來越廣泛的關注。通過施用土壤改良劑來原位鈍化修復重金屬污染土壤,降低土壤中鎘生物有效性,減少農產品鎘含量是保障農產品質量安全經濟可行、切實有效的途徑。
通過添加石灰來修復重金屬污染土壤,增加作物的產量的方法已眾所周知。石灰能提高土壤pH,降低土壤有效態 Cd、Zn 和 Cu 含量,減少玉米籽粒和莖葉重金屬含量。單施石灰隨著土壤pH的提高,植物地上部分含鎘量明顯下降,但根系卻沒有表現出與地上部分相同的趨勢。粘土礦物顆粒小、比表面大、礦物表面富有負電荷,具有較強的吸附性能和離子交換能力。我國沸石儲量很大,具有獨特的結構, 其內部表面積可達 355- 1000 m2 /g,對離子吸附量能力較強,常被用作修復重金屬污染土壤的固定劑和改良劑。李國學等研究了添加鈍化劑對污泥堆肥處理中重金屬形態影響, 發現沸石可以在一定程度上改變重金屬形態。石灰和沸石均為堿性的無機改良劑, 前人對兩者單施修復重金屬污染土壤的研究較多, 而采用2種無機改良劑配合施用發揮兩者的交互作用,對土壤性質及土壤中重金屬形態變化規律的研究較少。
供試土壤為北方某地區的耕作層草甸土(0-20 cm)。將采集的土樣風干、磨細、過2 mm 篩,用于培養實驗和分析。該土壤 pH值5.03,有機質含量為16. 59 g/kg,堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為 25. 38、7. 18 和 84. 12 mg /kg,全磷、全鉀含量分別為0. 33 和 5.51 g /kg,全鎘含量為 0. 45 mg /kg。
在試驗中,由于沸石的離子交換性很強,孔隙通道中存在大量可交換的K+、Na+、Ca2+和Mg2 +等陽離子, 土壤施入沸石后,K +、Na +等易溶性的陽離子與土壤溶液中H+和Al3 + 離子發生置換,導致了水解性酸、代換性酸的下降,而這也能夠提高土壤的PH值。并且通過試驗可知,石灰與沸石配施與石灰單施對土壤?pH 值的影響相差較少,這說明沸石一方面通過改變土壤的?pH 值來降低土壤中交換態鎘的含量,另一方面是因為沸石具有較大的比表面積和陽離子交換能力,可以吸附土壤溶液中的離子,吸附量隨著?pH 值的升高而增加。
單施天然沸石、石灰及沸石和石灰配施使土壤中交換態鎘向碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態和殘渣態鎘轉化, 石灰和高劑量沸石配施交換態Cd含量降低34. 68% , 其效果最好。因此,在原位鈍化修復Cd 污染農田土壤時可以采用石灰和沸石配合施用措施, 充分發揮兩者交互作用。