钝化剂对土壤重金属的作用机理(精)

施用钝化剂对土壤重金属污染修复的研究进展作者：韩云昌张乃明来源：《江苏农业科学》2020年第10期摘要：随着对环境污染治理重视度的不断提高，土壤重金属污染的治理与修复已受到各方的广泛关注。

对于中轻度污染的土壤而言，化学钝化剂由于其使用便利、见效快等优点而广泛使用。

本文结合最近的研究将钝化剂分为无机钝化剂和有机钝化剂2类，包括石灰性物质、黏土矿物、含磷材料（无机钝化剂）以及腐殖质物质、生物炭材料（有机钝化剂），总结了几种常见钝化剂的单施及配合施用对重金属铅污染土壤修复的机理和技术，介绍了钝化剂对土壤重金属铅修复的效果和注意事项，并对钝化剂进行土壤重金属污染修复的前景和目前存在的问题进行了总结。

关键词：土壤;重金属污染;无机钝化剂;有机钝化剂;修复中图分类号： X53 ;文献标志码： A ;文章编号：1002-1302（2020）10-0052-05收稿日期：2019-05-08基金项目：云南省科技惠民计划（编号：2014RA018）;云南省科技创新人才计划（编号：2015HC018）;云南省科技合作计划-院士專家工作站项目（编号：2015IC022）。

作者简介：韩云昌（1992—），男，山东济南人，硕士，主要从事土壤环境污染与监测研究。

E-mail：2441701088@。

通信作者：张乃明，博士，教授，主要从事土壤质量演变与农业面源污染控制领域研究。

E-mail：zhangnaiming@。

我国工农业不断发展，所带来的土壤重金属污染问题也日益严重。

对于农耕地来讲，重金属污染会降低土壤肥力，使农作物产量下降，使作物重金属含量超标，并且重金属会随着降雨而污染地表径流和地下水，破坏水体环境，可能直接毒害植物或通过食物链危害人体及其他动物健康。

铅是环境中优先控制的重金属，其毒性大，不会通过化学反应或被微生物降解，并且易在土壤和生物体内富集[1]。

铅通常存在于含有铜（Cu）、锌（Zn）、银（Ag）的矿石中，并作为这些金属的共同产物而被提取。

浅谈土壤重金属污染原位钝化修复剂作者：朱德强来源：《绿色科技》2017年第20期摘要：指出了原位钝化技术以其诸多优点被频繁的应用于土壤重金属污染修复，钝化剂的选择是该技术的核心和关键。

就目前不同种类钝化剂的优缺点展开了综述，旨在为原位钝化修复剂日后的使用与研究提供帮助。

关键词：土壤重金属污染；原位钝化；钝化剂中图分类号：X53；S15文献标识码：A文章编号：16749944（2017）200085021引言近年来，土壤重金属污染问题越来越严重，无论是已经污染的还是正在污染的土壤，都急需治理。

因此也产生了各类修复技术，总体上可以分为两类[1]：①将土壤中的重金属与土壤分离，并处理，如植物修复、热处理等；②降低土壤重金属的活性，减少其对土壤、植物的危害，如玻璃化、深耕翻土、原位钝化。

原位钝化以其成本较低、操作简单、对土壤环境影响较小、适合大面积修复[2]等诸多优点逐渐被频繁利用，但是该技术也有其局限和短板；比如钝化剂的长期稳定性，像有机物质、石灰性物质；又如钝化剂对土壤环境是否会造成二次污染，像赤泥、含磷物质。

因此，钝化剂的选择、创造、应用成了原位钝化技术的核心与关键[3]。

笔者就目前为止不同种类钝化剂的优缺点展开论述、分析，为原位钝化技术的发展、钝化剂的探索研究提供理论依据。

2原位钝化剂种类重金属对土壤的影响主要取决于其在土壤中的有效量，而非全量[4]。

原位钝化法正是向污染土壤中添加钝化剂后经过各种化学反应来降低污染物的溶解性、扩散性以及生物毒性[5]，从而降低其有效含量。

目前，重金属污染土壤钝化修复剂主要包括无机材料、有机材料、新型材料这3大类。

2.1有机材料有机材料作为钝化剂不仅可以增加土壤肥力、同时还能改善土壤理化性质，而且还是土壤重金属的络合剂。

有机材料主要是通过增加土壤阳离子交换量、提高土壤pH值、形成难溶性的金属有机络合物[6]等方式来降低重金属的生物有效性，目前常用的有机材料主要有畜禽粪便、腐殖酸、农业废弃物[7～9]。

工 作 研 究农业开发与装备 2017年第3期翻挖整平；如场地为现填土时，为防止将来大面积下陷，整平后要对土壤先实施洒水，让土壤下沉后再实施草皮铺设工作。

12）播籽草坪表面土壤要求较为细致平整，不得出现积水现象，土壤应配相应比例的有机肥，如是粘性土应对土壤进行改良。

13）播完籽后要用无纺布盖住，盖无纺布时要求平整，在铺盖的同时要用铁丝钩插入土内，将无纺布均匀地固定住，不得被风吹乱或被风吹走。

14）无纺布铺设时严禁乱踩、乱踏，应从前往后顺序铺设。

浇水时不得乱踩踏，应在草坪周边有顺序均匀地喷洒。

禁止水管对草坪直冲、乱喷。

参考文献[1]　周兴元，李晓华.园林植物栽培[M].高等教育出版社，2011.[2]　杨自云.园林植物栽培及养护技术应用现状及未来发展[J].现代园艺，2013，（16）：163.摘要：总结了常见的土壤重金属污染修复钝化剂类型，对其修复机理、效果与局限性进行了阐述，讨论了钝化技术目前存在的问题，并对今后的发展前景做出展望。

关键词：钝化剂；重金属；土壤污染；修复0 引言近年来，随着工农业生产的迅猛发展，污水灌溉及农业投入品的过量施用，土壤重金属污染日趋严重。

重金属污染不仅使土壤理化性质及生物学特性不断恶化，而且会导致农产品质量的下降，危及人类和动物的健康。

目前，国内外修复治理土壤重金属污染主要有两种途径：一是改变重金属在土壤中的存在形态使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。

围绕这两种途径，已研究提出了各种物理修复、化学修复、生物修复和生态修复等治理方法。

其中化学钝化修复技术在修复成本、修复效率、稳定性及可操作性上都具有明显优势，而且便于实现“边生产边修复”，适用于大面积中轻度重金属污染农田土壤修复治理。

1 重金属在土壤中的形态分布特征重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应，形成不同的化学形态，并表现出不同的活性，土壤中重金属的形态影响它的活性和对植物的有效性。

钝化剂对土壤重金属污染修复研究进展钝化剂对土壤重金属污染修复研究进展徐露露1，马友华1*，马铁铮1，付欢欢1，聂静茹1，何晓红2，王强1（1.安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥230036；2.安徽省农业生态环境总站，安徽合肥230001）收稿日期：2013-08-23基金项目：农业部农业生态环境保护项目（农财发〔2013〕16号）作者简介：徐露露（1988—），女，安徽宿州人，硕士，主要从事农业面源污染与生态环境研究。

E-mail ：158********@/doc/4717506973.html, *通信作者：马友华E-mail ：yhma@/doc/4717506973.html, 摘要：总结了常见的钝化剂包括石灰性物质、炭材料、粘土矿物、含磷材料、有机肥和农业废弃物等对土壤重金属污染修复的原理、技术和方法。

介绍了钝化剂对土壤重金属修复的效果和注意事项，并对钝化剂进行土壤重金属污染修复的前景和目前存在的问题进行了展望。

关键词：钝化剂；重金属；污染；修复中图分类号：X53文献标志码：A 文章编号：2095-6819（2013）06-0025-05Passivating Agents on Remediation of Heavy Metal Pollution in SoilsXU Lu-lu 1,MA You-hua 1*,MA Tie-zheng 1,FU Huan-huan 1,NIE Jing-ru 1,HE Xiao-hong 2,WANG Qiang 1（1.School of Resources and Environment,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China;2.The Agricultural EcologicalEnvironment of Anhui Province Station,Hefei 230001,China ）Abstract :This article reviewed the principles,techniques and methods of the common passivating agents on heavy metal contaminated soil,including calcareous substances,carbon materials,clay minerals,phosphorus materials,organic fertilizer and agricultural waste.It also de -scribed the effects and precautions of those passivating agents.The outlook of the passivating agent remediation technology and the existing problems of heavy metal contaminated soil were prospected.Keywords :passivating agent;heavy metal;contamination;remediation农业资源与环境学报2013年12月·第30卷·第6期：25-29December 2013·Vol.30·No.6：25-29Journal of Agricultural Resources and Environment土壤重金属污染已成为全球性环境问题，因其隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，对生态系统构成潜在的巨大威胁，并通过食物链影响人体和动物的健康。

一、铁强化生物硅钝化稻田镉砷的作用机制在农田生态系统中，镉和砷等重金属污染物已经成为威胁农产品品质和农田生态环境的重要因素。

为了减轻农田重金属的污染，目前已经提出了多种方法，其中包括生物硅钝化稻田镉砷的方法。

而铁强化是生物硅钝化稻田镉砷的主导效应之一。

其作用机制主要包括以下几点：1. 铁的离子交换作用：铁能够与土壤中的镉和砷等重金属离子发生离子交换作用，减少重金属在土壤中的活性，从而减少重金属对植物的毒害作用。

2. 铁的氧化还原作用：铁在土壤中具有一定的氧化还原能力，能够促进土壤中镉和砷的氧化还原反应，使其转化为较为稳定的形态，减少其对农作物的毒害。

3. 铁的络合作用：铁能够与土壤中的有机物和无机物形成络合物，减少土壤中镉和砷的活性，从而减少其对农作物的毒害作用。

二、铁强化生物硅钝化稻田镉砷的协同固碳机制除了减轻农田重金属污染的作用外，铁强化生物硅钝化稻田镉砷还具有协同固碳的机制。

其主要表现在以下几个方面：1. 促进土壤微生物活性：铁能够作为微生物的重要营养元素，促进土壤微生物的生长和活性，提高土壤微生物对有机物的分解能力，增加土壤有机碳含量。

2. 促进植物生物量增加：铁能够促进植物的生长发育，增加植物生物量，提高植物的碳固定能力，增加土壤有机碳含量。

3. 促进土壤结构改善：铁能够与土壤颗粒发生化学反应，促进土壤结构的改善，增加土壤孔隙度，提高土壤通气性和保水性，有利于有机碳的固定。

通过上述机制，铁强化生物硅钝化稻田镉砷不仅可减轻农田重金属污染的影响，还能协同固碳，促进农田生态环境的改善和农作物产量的提高，具有重要的应用价值和研究意义。

文章总结本文主要阐述了铁强化生物硅钝化稻田镉砷的主导效应和协同固碳机制。

在作用机制方面，铁强化能够通过离子交换、氧化还原和络合等作用，减少土壤中镉和砷的活性，降低其对农作物的毒害作用；在协同固碳机制方面，铁强化能够促进土壤微生物活性、植物生物量增加和土壤结构改善，增加土壤有机碳含量。

土壤重金属钝化效果实验研究随着矿产资源的大量开发，各种化学产品的广泛使用，工业三废进入土壤，导致土壤重金属污染，尤其是农田土壤重金属污染日益突出。

农田土壤重金属污染已成为当前亟待解决的环境问题，我国大多数城市农田都不同程度的受到了重金属污染，尤其镉大米成为人们日常生活中经常面对的问题。

镉污染土壤修复已经成为不得不关注的问题。

文章通过粘土矿物吸附土壤重金属，将重金属固定在土壤中，减少重金属有效态进入农作物中，从而降低作物中的重金属含量。

标签：粘土矿物；矿物肥料；有效态Abstract：With the development of mineral resources and the extensive use of various chemical products，industrial wastes enter the soil，resulting in heavy metal pollution in soil，especially in farmland soil. The heavy metal pollution of farmland soil has become an environmental problem to be solved. Most urban farmland in our country is polluted by heavy metals in varying degrees，especially cadmium rice has become a problem that people often face in their daily life. The remediation of cadmium contaminated soil has become a problem that has to be paid close attention to. Through the adsorption of soil heavy metals by clay minerals，the heavy metals were fixed in the soil to reduce the availability of heavy metals into crops，thereby reducing the content of heavy metals in crops.Keywords：clay mineral；mineral fertilizer；available state随着土壤重金属污染越来越严重，国家对土壤关注程度也越来越高。

重金属钝化技术1. 引言重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素，包括铅、汞、铬、镉等。

这些重金属在自然界中广泛存在，但高浓度的重金属对环境和人体健康都具有严重的危害。

为了减少重金属的毒性和生态风险，重金属钝化技术逐渐应用于工业制造和环境保护领域。

本文将详细介绍重金属钝化技术的原理、应用、优势和发展趋势。

2. 重金属钝化技术原理重金属钝化技术是通过改变金属表面的化学性质，形成稳定的钝化膜来降低重金属的反应活性和溶解度，从而减少对环境和人体的危害。

钝化膜可以通过以下几种方式形成：2.1. 化学钝化化学钝化是在金属表面形成一层化学活性较低的氧化膜，常见的方法有酸洗、阳极氧化和化学沉积。

其中，酸洗是最常用的方法，通过将金属浸入酸性溶液中，使金属表面与溶液中的氧化物发生反应，生成稳定的氧化膜。

2.2. 电化学钝化电化学钝化是利用外加电场使金属表面发生氧化还原反应，形成致密的氧化膜。

常见的方法有阳极极化和阳极保护。

阳极极化是通过将金属作为阳极，在电解液中施加电压，使金属表面发生氧化反应，形成氧化膜。

阳极保护是在金属表面涂覆一层具有良好保护性能的保护剂，保护剂能提供额外的电子，使金属表面形成稳定的氧化膜。

2.3. 蒸镀钝化蒸镀钝化是一种将其他金属或合金物质覆盖在金属表面，形成钝化膜的方法。

常见的蒸镀钝化方法有镀锌、镀铝、镀铬等，这些材料能够有效地阻隔重金属与环境的接触，减少金属的溶解和反应。

3. 重金属钝化技术应用重金属钝化技术在工业制造和环境保护领域具有广泛的应用，主要应用于以下几个方面：3.1. 金属制造在金属制造过程中，重金属钝化技术可以提高金属的耐腐蚀性能，延长金属的使用寿命。

例如，将钢材进行镀锌处理可以防止钢材锈蚀，提高钢材的耐腐蚀性能和机械强度；将铝材进行阳极氧化处理可以增加铝材的硬度和耐磨性。

3.2. 电子行业在电子行业中，重金属钝化技术可以提高电子元件的稳定性和可靠性。

例如，通过化学钝化处理可以降低电子元件表面的电阻和导电损耗，提高元件的电气性能；通过电化学钝化处理可以增加电子元件的耐热性，抑制介电损耗。

本科生毕业论文（设计）题目：不同钝化剂条件对油菜富集重金 属镉的影响学 院 化学与环境科学学院 学科门类 工学 专 业 环境工程 学 号 2011442024 姓 名 殷东杰 指导教师 刘红梅 2015年5月9日装订线不同钝化剂条件对油菜富集重金属镉的影响摘要针对近年来镉大米问题以及镉对农田和环境的不利影响日益显现。

针对我国部分地区土地重金属污染越来越严重，本文展开了不同钝化剂条件对植物富集重金属镉的影响研究。

试验采用盆栽方法研究不同钝化剂条件下，油菜植株中富集镉量的变化量。

实验结果表明：单施钢渣、腐植酸钠的处理油菜植株样中的镉含量与对照组相比显著降低，分别降低了53.0%和46.5%；混合施沸石、赤泥和硅钾肥的处理与对照相比也显著降低，降低了48%；而其他处理的油菜植株中的镉含量虽然有所降低，但降低的不显著。

进一步分析盆栽土壤中镉的各形态的含量，分析不同钝化剂条件下有效镉与惰性镉之间的转换，从本质上分析不同钝化剂条件对油菜富集重金属镉的影响。

得出结论以钢渣、腐植酸钠和混合施沸石、赤泥和硅钾肥组合作为土壤钝化剂效果较好，可以用钢渣、腐植酸钠和混合施沸石、赤泥和硅钾肥组合作为重金属镉污染土地的改良剂。

关键词：镉；重金属污染；钝化剂；钢渣；腐植酸钠The influence of different enrichment heavy metalpassivator conditions on rapeseedAbstractFor cadmium rice in recent years, and cadmium on farmland and the environment becomes increasingly negative influence, and parts of our country land heavy metal pollution is more and more serious, this paper carried out different passivator research on the influence of the heavy metal cadmium enrichment plant. Test is studied by using theory of potted passivation agent under the condition of different amount of cadmium accumulation in rape plant. Experimental results show that the single steel slag, the processing of sodium humate rape plant samples significantly reduced compared with control group, the cadmium content was reduced by 53.0% and 53.0% respectively; Mixed ShiFeiShi, red mud and the processing of silicon potash compared also decreased significantly, by 48%; And other processing of the cadmium content in rapeseed plants while decreases, but not significantly reduced. Further analysis of various forms of cadmium content in potting soil, analysis of different passivation agent under the condition of cadmium and the cadmium conversion between inert, in essence, the analysis of different conditions on the passivation agent rape the influence of the concentration of heavy metal cadmium. Conclusion with steel slag, humic acid sodium and mixed ShiFeiShi, red mud and silicon potash combination as a soil passivator effect is good, can be mixed with steel slag and sodium humate and ShiFeiShi, red mud and silicon potash combination as a heavy metal cadmium pollution soil conditioner.Keywords: cadmium ;Heavy metal pollution ;passivator ;steel slag;sodium humate河北大学2015届本科毕业生毕业论文（设计）目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 课题研究背景及国内外研究现状 (1)1.2.1 研究背景 (1)1.2.2 研究进展及发展趋势 (2)1.2.2.1 土壤中的重金属来源主要有4个方面 (3)1.2.2.2 土壤重金属污染的4个主要特点 (4)1.2.2.3 土壤重金属污染的治理技术主要有三个方面 (4)1.3 本课题内容及意义 (6)1.3.1 课题调查研究内容 (6)1.3.2 研究意义 (6)第二章样品采集及研究方法 (7)2.1 实验处理和方法 (7)2.1.1 实验处理 (7)2.1.2 测定方法 (8)2.1.2.1 小油菜植株的测定方法 (8)2.1.2.2 土壤的测定方法 (8)2.2 试验结果与分析 (9)2.2.1 不同钝化剂对小油菜吸收镉量的影响 (9)2.2.2 钝化剂对小油菜盆栽土壤pH的影响 (11)2.2.3 钝化剂对小油菜盆栽土壤中各形态镉含量的影响 (12)第三章讨论与展望 (14)3.1 讨论 (14)3.2 研究展望 (14)参考文献 (15)致谢 (16)第一章绪论1.１概述重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co 等；镉是人体非必需元素，具有生物毒性，通常以化合物形式存在。

常用原位钝化剂以及反应机理研究关键词：原位钝化技术钝化剂前言城市河流污染一直是全球的热点问题，污染物通过生活污水、工业废水等排放到河流中，其中包括：氮、磷、cod、重金属、难降解有机物等，随着底泥的吸附、孔隙水的溶解作用，使得污染物大量存在于底泥中，所以，底泥污染也渐渐受到广大学者的重视。

1、原位钝化技术：原位钝化技术是通过向水体中投加特定的化学药剂，通过物理和化学的共同作用，将底泥中的污染物稳定或者反应生成其他无毒无害的物质，从而达到控制污染物释放的目的。

其物理作用主要为吸附，化学作用主要为氧化还原、沉淀等反应。

2、钝化剂：钝化剂的种类很多，其中主要包括铝盐和钙盐，它们各自的适用范围、反应机理不同、在此分别对其进行介绍。

2.1硫酸铝硫酸铝为白色晶体，易溶于水，酸性，长期放置于空气中易潮解。

在市政水处理中做絮凝剂，生成三水合氧化铝，通过网捕、卷扫、吸附架桥等作用处理水中胶体以及悬浮态污染物。

在原位钝化方面，硫酸铝作为国外最早、应用最广泛的钝化剂。

具有以下优点：①处理效果好，特别是对磷的处理；②处理效果较稳定，美国曾经用铝盐进行原位钝化技术处理湖泊的工程中，在没有外界影响时，有效时间持续了10年。

但是，我国很少有运用硫酸铝作为钝化剂运用到工程中的报道，甚至连钝化剂的选择也很少研究。

根据胡小贞研究，增加硫酸铝的剂量或用粘土矿物对硫酸铝进行改良后，可延长其抑制效果[1]2.2聚合氯化铝聚合氯化铝的有效成份为al13（[al13o4（oh）24（h2o）12]7+），它带有正电荷，在反应过程中主要是以通过吸附架桥的方式产生絮体的。

它的中心是一个四配位铝（aio4），而周围由12个（aio6），包围。

聚铝反应是由于氢键的作用，使原本的单羟基连接在一起，成为多羟基络合物，从而增加了分子量，到达增强絮凝的作用。

所以，可见氢键的多少直接决定了其絮凝效果。

但是其反应之后的水中，常常会出现铝超标的情况，所以如何控制投加量，即达到处理效果，又不让铝超标是值得研究的问题。

污染土壤中重金属铅的钝化及其机理申锐莉;周旻;曾明中;汪韦兴;陈宇驰;吕熠;李逸馨;侯浩波【摘要】采用典型工业固体废弃物复合微量化学试剂对含铅污染土壤进行钝化处理，利用TCLP方法测定各种固化条件下土壤中重金属铅的浸出浓度。

结果表明，土壤中掺加稻壳灰复合胶凝材料25％，其中复合胶凝材料由矿渣59.5％、熟料10.5％、稻壳灰30％为最佳组成，28 d反应期结束后土壤中的重金属铅得到了显著的钝化，浸出率降低了98.2％。

微观结构分析表明CSH凝胶对溶解态铅有较大的吸附性， Pb以Pb2＋的形式进入了CSH晶格。

水化硅酸钙、钙矾石、水化硅铝酸盐散布于土壤颗粒之间起到了联结作用，增强了重金属铅的钝化效果。

%This experiment takes use of the industrial wastes mixing with rice husk ash and chemical reagents.The result indicates that 25%rice husk ash compound cementing material,consisting of 59.5%slag,10.5%clinker and 30%rice husk ash is the best.The leaching concentrations of this solidifying agent are decreased 98.2% to original ones.From the micro-structure aspect,CSH shows considerable adsorption of dissolved lead that can enter the crystal lattice in the form of Pb2+.Lead can be chemically entrapped and adsorbed on the surface of ettringite.The combination of the hy-drated calcium silicate,ettringite and the hydrated calcium aluminate-silicate in soil enhances the passivation of Pb.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】4页(P604-607)【关键词】铅;钝化;复合胶凝材料;CSH【作者】申锐莉;周旻;曾明中;汪韦兴;陈宇驰;吕熠;李逸馨;侯浩波【作者单位】湖北省地质调查院，湖北武汉 430034;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430072;湖北省地质调查院，湖北武汉 430034;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430072;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430072;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430072;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430072;武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】X53土壤是绝大多数生物赖以生存的物质基础,是人类不可缺少与再生的自然资源。

Na2S对土壤中重金属离子的钝化性能魏德洲;刘文刚;米金月;高淑玲【摘要】采用Na2S作为钝化剂,对人工模拟重金属污染土壤中的Cu2+,Zn2+和Cr3+三种重金属离子进行了钝化技术研究.试验结果表明,Na2S对三种重金属均具有很好的钝化效果,各重金属离子的钝化率均可达到95％以上;X射线衍射分析结果表明,Na2S与各重金属离子作用后,钝化产物分别为CuS,ZnS和Cr(OH)3;溶液化学分析表明,Na2S主要依靠S2-与重金属离子形成硫化物沉淀,或者S2-水解产生的OH-与重金属离子形成氢氧化物沉淀而将重金属除去.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)009【总页数】4页(P1339-1342)【关键词】硫化钠;重金属离子;钝化性能;土壤;钝化机理【作者】魏德洲;刘文刚;米金月;高淑玲【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】X53随着工业生产规模的不断扩大、城镇化的快速发展、农业生产大量施用化肥等，许多含有重金属离子的有害物质进入土壤系统，从而导致土壤重金属污染.土壤重金属污染会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制；有害物质或分解产物在土壤中逐渐积累并通过食物链被人体吸收，危害人体健康［1－2］. 目前，常用的重金属污染土壤处理技术有:固化和稳定化、微生物淋滤、化学试剂提取、植物修复以及重金属钝化等［3－6］.其中，化学钝化法最为经济易行且适用于大规模土壤的处理方法，能很好地满足当前土壤中重金属污染的治理以及保障农产品安全生产的要求［7－9］.无机硫化物沉淀法是一种比较成熟、有效的处理重金属离子的方法［10］.本研究选取Na2S 作为重金属钝化剂，对Cu2+，Zn2+和Cr3+三种重金属离子进行钝化模拟试验研究，并取得了初步效果，以期为我国重金属污染处理提供一定的依据.1 试验原料及其方法1.1 重金属离子废水的配制CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O，CrCl3·6H2O 均为分析纯试剂，购自国药集团化学试剂有限公司.将上述试剂用去离子水配制成质量浓度分别为Cu2+:0.3 g·L－1，Zn2+:2.0 g·L－1，Cr3+:5.0×10－2 g·L－1的单金属模拟废水各500 mL，待用.1.2 人工模拟重金属污染土壤的配制将所取土样晾晒一段时间，去除其中枯草、石子等杂物，并将其中的块状物碾碎后，用1 mm 筛子进行筛分，取筛下部分进行试验.将筛下部分送分析中心检测，Cu，Zn，Cr，S 元素的质量分数分别为0.001%，0.004%，0.010%和0.030%.将重金属盐用极少量去离子水溶解后均匀喷洒在土壤当中，并不断搅拌，以使重金属与土壤混合均匀，土壤中各重金属的加入量为Cu2+3.36 g·kg－1，Zn2+ 5.60 g·kg－1，Cr3+1.50 g·kg－1.1.3 试验方法采用直径65 mm、长80 cm 的PVC 塑料管制备淋滤装置，塑料管内部从上至下依次为淋滤水层、2～3 cm 的砂石层、一定高度的土层、2～3 cm的砂石层、6 层医用纱布、一层铁丝网，塑料管最底端罩一个医用多层口罩，下端接2 L 的塑料烧杯，以承接滤液，装置如图1 所示.确定土层高度为30 cm，质量为1 679.32 g.经测定，土层对水的饱和吸附量值约为600 mL，淋滤液体积为1 600 mL.将重金属污染土壤装入塑料管(每隔10 cm 夯实一次)，用清水对其进行淋滤，一次淋滤进行完全后，将淋滤液返回土柱，进行下一次循环，待研究结果基本稳定后取样测定.1.4 钝化率计算重金属离子钝化率按照公式(1)计算:式中:η为金属离子钝化率，%；c0为金属离子初始质量浓度，mg·L－1；ct为金属离子与钝化剂作用后的浓度，mg·L－1.图1 土柱淋滤试验装置示意图Fig.1 Sketch diagram of leaching device2 试验结果与讨论2.1 Na2S 对重金属的钝化性能研究2.1.1 Na2S 用量对重金属钝化效果的影响试验在4 个土柱中平行进行，1#土柱作为对照柱，不加Na2S；2#，3#，4# 依次加入60，80，100 g Na2S.研究过程中发现，淋滤液循环次数对钝化效果有较大影响，随着循环次数的增加，重金属钝化率明显升高，循环4 次后钝化率基本趋于稳定，试验结果如表1 所示.从表中数据可以看出，随着Na2S 用量的增加，Cu2+和Zn2+的钝化率均呈现出不断增高的趋势，在Na2S 用量为100 g 时，Cu2+和Zn2+的钝化率分别达98.76%和99.18%.同时，表中结果显示Cr3+ 的钝化率始终在99.50% 附近，这表明Cr3+钝化产物的稳定性非常好，在Na2S 用量为60 g 的情况下就已经对其进行了充分的钝化.2.1.2 淋滤液pH 值对钝化效果的影响在钝化剂加入量为80 g 时，采用不同pH 值的自来水进行淋滤，并对淋滤液中重金属含量进行测定，试验结果如表2 所示.表1 Na2S 用量对淋滤效果影响Table 1 Influence of Na2S concentration on leaching effect表2 淋滤液pH 值对淋滤效果影响Table 2 Influence of leachate pH on leaching effect从表中数据可以看出，随着淋滤液pH 值的升高，淋滤液中Cu2+的浓度和含量呈先升高后降低的趋势，但是变化幅度不大；Zn2+的含量呈先降低后增高的趋势，表明Na2S 与Zn2+的钝化产物在中性条件下比较稳定；Cr3+的变化很小，这表明Na2S 与Cr2+的钝化产物非常稳定.2.2 钝化产物分析取20 mL 配制好的重金属离子溶液至250 mL锥形瓶中，加入一定量的钝化剂溶液，并置于磁力搅拌器上搅拌一定时间，将产物稍作静置后过滤、取样，对其进行X 射线衍射分析，分析结果如图2～图4 所示.图2 Cu2+钝化产物衍射图谱Fig.2 X-ray diffraction patterns of Cu2+ passivation products图3 Zn2+钝化产物衍射图谱Fig.3 X-ray diffraction patterns of Zn2+ passivation products图4 Cr3+钝化产物衍射图谱Fig.4 X-ray diffraction patterns ofCr3+passivation products对图2～图4 中的图谱进行分析可知，在Na2S 作用下，3 种金属离子钝化后的产物分别为CuS，ZnS 和Cr(OH)3.3 钝化作用机理分析Na2S 是多元强碱弱酸盐，在溶液中各组分之间存在着平衡，不同pH 条件下Na2S 溶液中各组分之间的平衡关系如图5 所示［11］.图5 Na2S 溶液中各组分分布系数φ-pH 图Fig.5 Distribution coefficient graphs of components in Na2S solution从图中可以看出，在溶液pH ＜7.0 时，溶液中H2S 占优势，当溶液pH ＞7.0 时，溶液中HS－占优势，当溶液pH ＞13.9，S2－是优势组分.试验过程中钝化剂溶液质量浓度为5 g·L－1，pH 值为13.49，Na2S 主要以S2－和HS－的形式存在于溶液中.Cu2+和Zn2+与Na2S 接触后，会发生以下化学反应:同时，氢氧化物沉淀不稳定，在溶液中会发生如下反应:通过对反应组分的溶度积常数进行比较可以看出(KSP(Cu(OH)2)=1.3 ×10－20，KSP(CuS)=6× 10－36；KSP(Zn (OH)2)=1.2 × 10－17，KSP(ZnS)=1.6 ×10－24)，MS 更加稳定，所以反应趋向于生成MS 的方向进行.Cr3+与Na2S 接触后，会发生以下化学反应:Cr2S3很不稳定，能与水发生反应:KSP(Cr(OH)3)=6 ×10－36，这一数值已经很小，说明Cr(OH)3比较稳定，因此，在含Cr3+重金属最终的钝化过程中，最终生成物为Cr(OH)3.4 结论1)以Na2S 作为钝化剂，土壤中Cu2+，Zn2+和Cr3+三种重金属离子钝化率均可达到95%以上.2)淋滤液pH 值对钝化效果的影响不明显.3)X 射线衍射分析结果表明，Cu2+，Zn2+和Cr3+三种重金属离子的钝化产物分别为CuS，ZnS 和Cr(OH)3.4)浮选溶液化学分析结果表明，Na2S 主要依靠S2－或者S2－水解产生的OH－与重金属离子形成沉淀而将重金属除去.参考文献：【相关文献】［1］Kerstin M，Marco R，Bernard parison of different approaches for modeling heavy metal transport in acidic soils［J］.Geoderma，2007，140(1/2):207－214.［2］Kuo S，Lai M S，Lin C W.Influence of solution acidity and CaCl2concentration on the removal of heavy metals from metal-concentration rice soils［J］.Environmental 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硅酸盐类钝化剂原位修复土壤重金属胁迫机理的研究进展王会方;张辉;王萍;董月;张永春【摘要】硅酸盐类钝化剂对于修复土壤重金属胁迫具有重要作用,外源硅能有效缓解土壤重金属胁迫对植物生长发育等方面的毒害作用.硅酸盐类钝化剂修复土壤重金属胁迫的机理主要涉及土壤和植物两个系统,土壤方面主要是改变土壤重金属形态,降低其生物有效性及迁移性,包括提高土壤pH、对重金属的吸附作用、引入硅酸根与重金属离子形成沉淀等;植物方面主要是增强植株对重金属胁迫的耐受性,包括减少植株地上部分对重金属的吸收、限制重金属离子在植株内的迁移及积累、增强植株对重金属胁迫的生理生化响应等.【期刊名称】《上海农业科技》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】3页(P20-22)【关键词】硅酸盐类钝化剂;土壤;重金属胁迫;修复机理【作者】王会方;张辉;王萍;董月;张永春【作者单位】江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,江苏省南京市210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,江苏省南京市210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,江苏省南京市210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,江苏省南京市210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,江苏省南京市210014【正文语种】中文土壤重金属污染已成为全球性的生态问题，其污染源主要包括化工、采矿、电子等工业生产产生的“三废”以及农药、化肥、生活垃圾等固体废弃物[1]。

土壤重金属污染不仅能严重制约植物的生长和发育，造成直接的经济损失，还能通过食物链进入动物和人类体内[2]，严重威胁着动物和人体的健康。

因此，如何治理和控制土壤重金属污染，并寻找出能有效缓解重金属污染的方法，已成为当今农业、生态以及环境科学领域研究的热点和亟待解决的难题。