土壤是人類賴以生存的自然資源,同時也是人類生存環境中的重要組成元素。但是隨著工業文明的不斷發展,國內外土壤重金屬問題愈發嚴重,當前國內關于開展農田Cd污染的調查工作從上世紀70年代開始目前已涉及到全國32個地區。據相關數據統計,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及食物安全。
在重金屬污染的土壤修復技術中,作為一種低成本的修復技術,原位修復技術利用的是粘土礦物鈍化土壤中的重金屬的有效技術。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,而沸石是一種含水架狀結構的多孔硅鋁酸鹽礦物,其結構決定了沸石具有較大的靜電力及離子交換性能。這兩種物質材料具有的特殊結構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,其能夠對原位修復重金屬污染土壤提供理論基礎。其中,改良方法設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3個水平,10,20,50 mg/kg。試驗盆缽規格為上口直徑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Cd的含量都在降低,施加膨潤土和沸石土壤有效態Cd的含量顯著低于CK,土壤有效態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和碳酸鹽結合態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向非生物有效態的轉化,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。