摘要随着工业的快速发展，大量重金属镉进入土壤，致使土壤中重金属镉超标，从而导致农作物中镉含量超标，严重危害人们的身体健康。因此，对重金属镉污染土壤进行治理和修复已成为目前重要的环境保护任务。本文首先制备了一种新型重金属镉污染土壤修复剂，然后研究了其对重金属镉污染土壤的修复效果。结果表明，制备的新型镉污染土壤修复剂对污染土壤中重金属镉具有良好的修复效果，在最佳的试验条件下，污染土壤中镉的去除率可以达到37.72%。 关键词镉；污染土壤；修复剂；去除率中图分类号X53文献标识码A 文章编号1007-5739(2021)04-0153-02DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2021.04.066开放科学(资源服务)标识码(OSID ):
Preparation and Application of a New Remediation Agent for Cadmium Contaminated Soil
LI Chunlin LIAO Dacheng HE Dongyong WU Zhenglin WU Jialing LONG Laishou *GUO Huishi
(School of Chemistry and Civil Engineering,Shaoguan University,Shaoguan Guangdong 512005)
Abstract With the rapid development of industry,a large number of heavy metal cadmium enters the soil,which leads to the excessive content of heavy metal cadmium in the soil and the excessive content of cadmium in the crops.It could seriously endanger the people ′s health.Therefore,the remediation of heavy metal cadmium contaminated soil has become an important environmental protection task.In thi
s paper,a new remediation agent for heavy metal cadmium contaminated soil was prepared,and then its remediation effect on heavy metal cadmium contaminated soil was studied.The results showed that the new remediation agent had a good remediation effect on the heavy metal cadmium in the polluted soil.Under the best experimental conditions,the removal rate of cadmium in contaminated soil could reach 37.72%.
Keywords cadmium;contaminated soil;remediation agent;removal rate
新型镉污染土壤修复剂的制备及其应用研究
李春霖
廖大成
磁分离
何东永
吴政林
吴佳玲龙来寿*郭会时
(韶关学院化学与土木工程学院，广东韶关512005)
随着工业的快速发展，大量重金属镉进入土壤，致使土壤中重金属镉超标，从而导致农作物中镉含量超标，严重危害人们的身体健康。因此，对重金属镉污染土壤进行治理和修复已成为目前重要的环境保护任务。据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境总体情况不容乐观，许多地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业不合理排污、农业不合理施用化肥和农药等因素是造成土壤污染或超标的主要原因[1]。以韶关大宝山矿区为例，由于大宝山矿区的酸性废水不合理排放，导致其周边稻田土壤受到重金属镉重度污染。许超等[2]研究了大宝山地区周边稻田土壤污染情况，结果表明：稻田土壤Cd 的平均浓度为
2.19mg/kg ，最大超标倍数为20.33倍；稻田土壤Cd 的单因子污染评价指数为7.3，说明大宝山矿区稻田土壤已受到镉污染;Cd 的综合污染评价指数为15.07，属重污染。罗莹华[3]调查研究了某冶炼厂周边区域土壤重金属污染情况，结果表明,Pb 、Cr 、Cd 、As 4种重金属平均含量分别为211.44、116.99、2.77、44.83mg/kg ，其中Cd 的污染最为严重，超过了我国土壤环境背景值(中值为0.079mg/kg )和广东省土壤环境背景值[4](土壤为红壤时中值为0.034mg/kg )，属于重污染程度。钟声[5]调查了粤北某矿区土壤污染情况，结果表明，铅、镉、锌、铜、汞的污染率高，污染指数也较大，其中镉的土壤受扰动程度值(CEF )为7.11，表层土壤受到人为影响，土壤污染程度为显著污染级别。土壤重金属镉污染会带来一系列问题，特别是导致农产品污染，长期食用镉污染食品，可能导致“痛痛病”，危害人体健康。因此，有效治理爱重金属污染的生态环境，积极开展重金属污染地的生态修复技术研究，对有效
控制重金属污染的危害、改善生态环境具有重要的研究和应用价值。但是，目前治理土壤重金属污染的技
基金项目
韶关市科技计划项目(2017CX004)；韶关学院大学生创新创业训练计划(201710576061);2017年广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(序号7)；韶关学院“质量工程”建设项目(韶学院〔2016〕275号-序号18)。*通信作者收稿日期
2020-08-30
现代农业科技2021年第4期资源与环境科
学
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现代农业科技2021年第4期资源与环境科学
术都有一定的局限，迄今为止还没有一项技术可以很好地解决土壤重金属污染问题，因而迫切需要研究一种简单、高效和经济的治理方法来处理土壤重金属污染。
海泡石是一种天然纤维状含水富镁硅酸盐的黏土矿物，拥有独特的孔结构和巨大的比表面积，对重金属表现出良好的吸附性能。在重金属处理领域中，如含重金属废水处理、印染废水治理、土壤重金属污染修复及催化剂载体等，海泡石作为一种优良吸附剂而被使用，从而受到广泛关注。但是，海泡石对重金属去除能力有限和分离回收性能差的缺点，极大地制约了其在重金属处理中的普遍应用。本文基于环境友好型矿物材料海泡石的改性、磁化和零价金属负载技术，首先采用制备了一种新型重金属镉污染土壤修复剂，然后研究了其对重金属镉污染土壤的修复效果。本文的研究结果有望为未来土壤重金属污染治理与修复指明方向和提供重要的技术支持。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1试验试剂。盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、、氢氧化钠、氨水、无水乙醇、硼氢化钠、硫酸亚铁、氯化亚铁，均为分析纯；纯化海泡石，购置湖南湘潭某公司, 1.1.2供试土壤。本试验中供试土
壤采集于某农田。去除采集土壤中的树枝、石头等杂物后自然风干，研磨过100目筛备用。试验前对研磨过100目的土壤进行镉的加标污染，理化性质如下：重金属类别为Cd2+
(含量86.6mg/kg),pH值5.06，含水率23.3%。
1.1.3试验仪器。原子吸收分光光度计(WFX-120A 型，北京瑞利分析仪器有限公司)、pH酸度计(pHS-3C 型，上海精密科学仪器有限公司)、数显精密增力电动搅拌器(JJ-1型，巩义市予华仪器有限公司)、真空干燥箱(DZ-2AII型，天津市泰斯特仪器有限公司)、永磁铁(浙江横店东磁有限公司)。
1.2试验方法
1.2.1新型天然载体的制备。取84mL盐酸配制成
2.0mol/L HCl溶液500mL，按固液比1∶6，加入8
3.00g 纯化海泡石，在30℃条件下搅拌24h，抽滤，将酸浸泡的海泡石用蒸馏水清洗至上清液pH值为7，将清洗干净的海泡石放入烘箱干燥，即得制备磁性海泡石所用的酸改性海泡石[6]。将酸改性海泡石研磨过100目筛，得到新型镉污染土壤修复剂所需的新型天然载体。1.2.2具有磁效应的新型天然载体制备。先称取FeCl3·6H2O固体质量9
4.60g加入200mL去离子水溶解，再称取酸改性海泡石6.00g加入配好的铁溶液中，在60℃下搅拌成悬浮液，加热5min，最后加入FeSO4·7H2O固体质量5
5.60g，配制成总铁浓度1.0~ 1.5mol/L的混合溶液，待其搅拌成均匀状悬浮液后，逐
滴加入浓氨水，调节pH值至9.0~12.0，继续搅拌1h, 60℃下陈化1h后，用去离子水洗涤沉淀物，用磁铁进行磁分离，洗至上清液呈中性，再置于60℃烘箱内干燥8h，研磨，过100目筛，制得新型镉污染土壤修复剂所用的粉末状纳米磁性海泡石，得到新型镉污染土壤修复剂所需的具有磁效应的新型天然载体。
1.2.3新型镉污染土壤修复剂的制备。在氮气氛围下，用100mL去离子水将5.60g FeSO4·7H2O溶解于250mL三口烧瓶中，加入4.48g粉末状纳米磁性海泡石，搅拌吸附120min，再加入50mL无水乙醇，搅拌使Fe2+均匀分布在磁性海泡石孔腔及表面，记为溶液A。
准备50mL去离子水，将其pH值调为9~10，加入3.00g NaBH4，制成弱碱性NaBH4溶液，记为溶液B；在2000r/min的搅拌速度下，全程在氮气氛围下，将新制的溶液B逐滴加入溶液A中，控制滴速为2~3滴/s，待溶液B滴加结束，继续高速搅拌60min；在50mT 的外加磁场下进行磁分离，用无氧去离子水和无水乙醇洗至上清液呈中性，分离出黑混合物置于75℃真空干燥箱中干燥，制得磁性海泡石负载零价铁复合材料，即制得新型镉污染土壤修复剂。
1.2.4新型镉污染土壤修复剂去除污染土壤中重金属镉试验。称取10.00g污染土壤于150mL具塞三角烧瓶中，向其中加入去离子水24mL，使用盐酸和NaOH溶液调节pH值后，投加制备的新型镉污染土壤修复剂。放于转速为160r/min的恒温振荡器中，在一定温度下振荡一定时间后，磁选出新型镉污染土壤修复剂后，修复处理后的土壤在105℃下烘干，研磨得到修复处理后的土壤。该修复处理后的土壤样经消解、定容后，溶液经0.22μm滤膜过滤后用原子吸收分光光度计进行镉含量测定。
新型镉污染土壤修复剂对污染土壤中Cd的去除率计算公式如下:
η=(C o-C t)/C o×100
式中,η为Cd的去除率(%),C o是修复前土壤中Cd 的含量(mg/kg),C t是修复后土壤中Cd的含量(mg/kg)。2结果与分析
取污染土壤10.00g于150mL锥形瓶中，向其中加入pH值4的去离子水24mL，放于转速为160r/min 的恒温振荡器中，振荡10min后，分别加入0.1、0.2、0.4、0.8、1.0g新型重金属Cd污染土壤修复剂，在25℃
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下振荡2h后，磁选出修复剂，在105℃下烘干，研磨得到修复处理后的土壤，然后检测土壤中镉含量。
由表1可知，随着新型重金属Cd污染土壤修复剂投加量的增加，总体上土壤中镉的去除率随修复剂
投加量的增加而逐渐增大。当修复剂投加量在0.2~ 0.6g时，土壤中镉的去除率随修复剂投加量的增加而快速增加，但是当投加量大于0.6g时，土壤中镉的去除率随修复剂投加量的增加而缓慢增加，趋近平稳，其修复效率增加不显著。当其投加量为1.0g时，土壤中镉的去除率达到37.72%。
3结论
本文制备的新型镉污染土壤修复剂对污染土壤中重金属镉具有良好的修复效果。在最佳试验条件下，污染土壤中镉的去除率可达37.72%。本文提出的工艺技术有望为未来土壤重金属污染治理指明方向，并提供重要的技术支持。4参考文献
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修复剂投加量/g污染土壤中镉的去除率/%
0.235.24
0.436.53
0.637.71
0.837.66
1.037.72
表1修复剂投加量对污染土壤中镉的修复效果的影响
张瑞萍等：高活性融地美对保护地土壤改良的效果研究
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