我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染問(wèn)題嚴峻，直接威脅着人(rén)類的生(shēng)存健康，嚴重影(yǐng)響社會可(kě)持續發展。面對嚴重的土(tǔ)壤污染問(wèn)題，科(kē)學家研了諸多環境修複材料，其中黏土(tǔ)礦物具有自(zì)身(shēn)獨特的物理(lǐ)化學結構，是極具修複潛力的一種環境材料。基于此，本文綜述我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染現狀，介紹以膨潤土(tǔ)、沸石和凹凸棒爲代表的黏土(tǔ)礦物對重金屬污染土(tǔ)壤的修複研究進展，可(kě)爲環境修複材料的研究提供借鑒。

由于工(gōng)農業的快(kuài)速發展以及經濟社會的飛速發展，人(rén)類對自(zì)然資源的大(dà)量掠奪式占用，引發了嚴重的環境污染問(wèn)題。土(tǔ)壤作(zuò)爲生(shēng)态系統的重要組成部分(fēn)，承載了巨大(dà)的環境壓力。污染物通過各種途徑最終進入土(tǔ)壤環境，不斷累積，被植物吸收，進而進入食物鏈，直接威脅着人(rén)類的生(shēng)存健康，嚴重影(yǐng)響着社會可(kě)持續發展。面對嚴重的土(tǔ)壤污染問(wèn)題，科(kē)學家積極進行探索，研究了很多修複治理(lǐ)方法，開發了諸多環境修複材料。其中，黏土(tǔ)礦物具有自(zì)身(shēn)獨特的物理(lǐ)化學結構，是極具修複潛力的一種環境材料。黏土(tǔ)礦物作(zuò)爲修複材料可(kě)吸附固定土(tǔ)壤中的污染物，減少植物對其的吸收，從(cóng)而有效防止污染物對生(shēng)态系統的危害。

我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染現狀

重金屬污染是土(tǔ)壤污染問(wèn)題中最爲嚴重的一個方面，全世界每年(nián)因工(gōng)農業生(shēng)産、城(chéng)市生(shēng)活垃圾排放(fàng)、交通污染、污水灌溉等向環境中排放(fàng)了大(dà)量的重金屬污染物，其中汞約1.5萬t、鉛500.0萬t、錳1500.0萬t、銅340.0萬t，帶來(lái)了嚴重的土(tǔ)壤污染問(wèn)題。有報道指出，自(zì)2008年(nián)以來(lái)，我國(guó)發生(shēng)的重大(dà)污染事(shì)故有100餘起，其中镉、砷、汞等污染事(shì)故約占1/3[1]。2014年(nián)全國(guó)土(tǔ)壤污染調查公報顯示，我國(guó)土(tǔ)壤重金屬污染問(wèn)題不容樂觀，土(tǔ)壤超标率達到16.1%，南(nán)方重金屬污染情況明顯高于北方，西南(nán)、中南(nán)地區污染物嚴重超标。我國(guó)受重金屬污染的耕地面積占總耕地面積的1/5，約有2000萬hm2，超标大(dà)田農作(zuò)物耕地面積約60萬hm2，其中以鉛、汞、镉、銅及其複合污染尤爲嚴重[2]。每年(nián)因重金屬污染帶來(lái)了大(dà)範圍糧食減産，造成了嚴重的經濟損失。對于土(tǔ)壤重金屬污染問(wèn)題，應加強對污染源的得(de)力監管，修複治理(lǐ)應采用防治結合的有效措施。

黏土(tǔ)礦物在重金屬污染土(tǔ)壤修複中的應用

針對嚴重的土(tǔ)壤重金屬污染問(wèn)題，現有的修複治理(lǐ)措施主要包括客/換土(tǔ)法、電解法、熱(rè)處理(lǐ)法、生(shēng)物修複等，但(dàn)各個修複方法均有其自(zì)身(shēn)的優缺點，應因地制宜地選擇利用。近年(nián)來(lái)，針對重金屬污染修複材料的研發成爲學者關注的熱(rè)點，黏土(tǔ)礦物因其自(zì)身(shēn)獨特的物理(lǐ)化學性質，在重金屬污染修複治理(lǐ)方面發揮了顯著的作(zuò)用。目前應用的黏土(tǔ)礦物主要包括膨潤土(tǔ)、沸石、凹凸棒等。

（一）膨潤土(tǔ)

膨潤土(tǔ)的主要礦物成分(fēn)爲蒙脫石，在我國(guó)分(fēn)布廣且儲量大(dà)，對多種重金屬元素都(dōu)具有一定的修複效果。汞鐵軍等[3]研究表明，膨潤土(tǔ)可(kě)用于重金屬污染修複治理(lǐ)，膨潤土(tǔ)與重金屬會生(shēng)成Pb（NO3）2和CdCO3等物質，使重金屬的沉澱率均在85%以上。師(shī)俊傑等[4]研究表明，施用膨潤土(tǔ)以及膨潤土(tǔ)與叢枝菌根真菌複合處理(lǐ)均可(kě)有效降低土(tǔ)壤中有效态重金屬含量，植株地上和地下部分(fēn)重金屬含量也顯著減少。胡克偉等[5]對比了膨潤土(tǔ)對4種重金屬離(lí)子的富集系數，結果顯示富集系數大(dà)小爲Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。謝正苗等[6]采用膨潤土(tǔ)修複礦區鉛、鋅污染土(tǔ)壤，研究得(de)出在pH=5的條件(jiàn)下，膨潤土(tǔ)∶污染土(tǔ)壤=1∶5時，修複效果最好。另有研究者将殼聚糖負載在膨潤土(tǔ)上制成顆粒狀的吸附劑，用于鋅污染土(tǔ)壤修複，結果表明，pH爲6～8的條件(jiàn)下，膨潤土(tǔ)與殼聚糖的質量比爲1∶20，鋅質量濃度≤200m/L，吸附平衡時間5min，重金屬鋅的去(qù)除率達到了98%[7]。

（二）沸石

天然沸石具有很強的選擇吸附能力，吸附容量和離(lí)子交換能力均較大(dà)，在修複改良土(tǔ)壤方面具有顯著的作(zuò)用。有研究人(rén)員(yuán)利用沸石修複镉污染土(tǔ)壤，沸石添加顯著降低了黑(hēi)麥草、莴苣和燕麥根、莖中的镉含量，沸石添加量爲1%時，莴苣葉片中镉含量較對照(zhào)減少了86%[8]。Nissen等[9]研究發現，污泥中添加0.5%和1.0%的沸石，90d內污泥中移動性重金屬鋅含量顯著降低，向植物的傳遞量也顯著減少。王秀麗等[10]利用沸石修複镉污染土(tǔ)壤，結果表明，沸石可(kě)降低交換态镉含量，促進交換态向鐵錳氧化物結合态、碳酸鹽結合态、有機(jī)态、殘渣态等低活性轉化。Hapour等[11]對比了沸石和膨潤土(tǔ)對于镉、鉛複合污染土(tǔ)壤的修複效果，結果顯示，沸石對镉和鉛的吸附能力優于膨潤土(tǔ)，更加有效地降低了土(tǔ)壤镉、鉛的生(shēng)物有效性以及農作(zuò)物玉米地上部分(fēn)和根部中的镉含量。Mahabadia等[12]研究指出，天然沸石促使黏土(tǔ)、沙土(tǔ)、沙壤土(tǔ)和壤土(tǔ)等不同質地土(tǔ)壤镉浸出量顯著減少，15%的沸石添加量對镉的吸附效果最佳。

（三）凹凸棒

凹凸棒是一種含水的層鏈狀鎂質矽酸鹽礦物，具有較大(dà)的比表面積和很強的吸附性能。凹凸棒廉價易得(de)，在土(tǔ)壤重金屬污染的原位鈍化修複中得(de)以應用。使用凹凸棒黏土(tǔ)礦物可(kě)提升土(tǔ)壤pH值，提高了土(tǔ)壤對重金屬的吸附能力，當污染土(tǔ)壤與凹凸棒的質量比爲20∶1時，對銅、鋅、镉等重金屬污染土(tǔ)壤的修複效果最佳，銅、鋅、镉的修複率平均達31.50%、26.15%、34.92%，有效減少了蔬菜對其的吸收[13]。楊秀紅(hóng)等[14]通過盆栽試驗研究了凹凸棒對銅污染土(tǔ)壤的修複效果，結果表明，污染土(tǔ)壤中添加凹凸棒後可(kě)顯著降低銅的生(shēng)物有效性。任靜(jìng)華[15]采用凹凸棒開展了野外大(dà)田原位修複試驗，結果表明施用凹凸棒顯著降低了土(tǔ)壤中DGT提取态镉，3a試驗期間凹凸棒促使小麥和水稻籽粒中镉含量持續下降。

結語

黏土(tǔ)礦物儲量豐富、價格低廉，是重金屬污染土(tǔ)壤修複治理(lǐ)的新途徑，具有很大(dà)的應用潛力。采用其修複治理(lǐ)重金屬污染土(tǔ)壤可(kě)原位進行，操作(zuò)簡單，不會産生(shēng)二次污染。目前，利用黏土(tǔ)礦物的修複治理(lǐ)大(dà)多處于實驗室研究階段，工(gōng)程應用非常少，亟待不斷深化相(xiàng)關研究，探索最适的應用條件(jiàn)及修複治理(lǐ)能力，針對性地進行改性處理(lǐ)，不斷提高黏土(tǔ)礦物作(zuò)爲環境材料的修複治理(lǐ)能力，發揮其更大(dà)的應用價值。

文章(zhāng)來(lái)源：河南(nán)農業科(kē)技版