镉污染农田土壤钝化技术研究进展
钝化剂在土壤镉污染修复中的应用
已有研究表明其对Cd、Pb等重金属元素具有较强的吸附 和固定能力，可作为土壤重金属的钝化剂[5、6]。Guo等指 出，施用钝化剂可降低农业土壤中重金属的有效性，减 少作物对重金属的吸收，是一种经济有效、环境友好、 切实可行的治理措施[7]。本文通过田间小区试验，研究 优化钝化剂的配方及使用条件，为大规模田间示范推广 提供理论依据。
目前国内常用的土壤修复技术有原位钝化修复技 术、植物富集技术、农艺调控技术。原位钝化修复技术 由于成本低廉、便于操作、效率高，适用于大面积中轻 度重金属污染耕地修复治理。原位钝化修复技术是指向 土壤中添加天然或人工合成的矿物材料，通过吸附作 用、离子交换、化学沉淀、络合（螯合）、氧化-还原 等机制降低重金属的生物有效性，减少植株对重金属的 吸收[1、2]。按钝化剂的性质差异可将其分为无机类、有 机类和有机-无机复合类。其中无机类主要包括石灰、 粉煤灰等碱性物质，羟基磷灰石、磷矿粉等磷酸盐类以 及天然或人工合成的沸石、膨润土等矿物。有机类包括 农家肥、草炭等有机肥料[3]。生物质炭是作物秸秆在缺氧 或厌氧条件下高温裂解而制成的一种新型的修复材料[4]，
试验设计：试验选用常规水稻品种进行晚稻小区试 验；设空白对照（CK），3种钝化剂处理（L、NA、NB）， 2个添加量（150 0kg / hm 2，3 0 0 0kg / hm 2），均设3次重 复，共21个小区，每个小区30m2，采用随机区组排 列。小区间用覆薄膜的田埂隔开，小区间单排单灌。
试验操作流程：在水稻种植前按照试验设计布置小
CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2019.12
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Focus on Soil Pollution Prevention and Control
镉污染土壤钝化修复机制及研究进展
镉污染土壤钝化修复机制及研究进展官迪;纪雄辉【摘要】The heavy metal passivation technology in farmland has been apploed by adding some active substances to the contaminated soil, in order to reduce the activity and biological effectiveness of heavy metals in the soil. The method does not change the intrinsic physical and chemical properties of the soil, it is currently the better choice for remediation of mildly contaminated soil. This paper summarizes the types of passivator, passivation effect and working mechanism of passivator in common contamination. The working mechanism of Cd contamination passivator is not completely clear, and its possible mechanism is to provide alkaline environment, promoting the formation of a series of precipitation and complexation reactions between free Cd ions and anions in the soil. The advantages and limitations of passivation remediation technology need to be reasonably controlled, thus better governance to improve the Cd contamination farmland, to provide a guarantee for food security.%农田重金属钝化技术通过向污染土壤中添加一些活性物质，以降低重金属在土壤中的活性及生物有效性。
镉污染农田原位钝化修复效果及其机理研究进展
量及其品质下降，并通过食物链富集威胁人类健康。 因此，Cd 污染农田土壤的修复治理是土壤污染治理 及防控的重要内容[2]。
目前，适用于 Cd 污染农田土壤修复的技术包括 植物修复技术、农艺修复技术、土壤淋洗技术和土壤 钝化技术等[3]。原位钝化修复技术因其高效、实用性
关键词：农田土壤；镉污染；钝化材料；钝化效果；修复机制
中图分类号：X53
文献标志码：A
文章编号：2095-6819（2021）05-0764-14
doi: 10.13254/j.jare.2020.0521
Efficiency of in-situ passivation remediation in cadmium-contaminated farmland soil and its mechanism ： A review
FENG Jingyun1,2,3,4, NIE Xinxing2,3,4, LIU Bo2,3,4, LI Fangmin1*, YANG Li2,3,4* （1.College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434023, China; 2.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China; 3. Key Laboratory of Fertilization from Agricultural Wastes, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430064, China; 4. Hubei Engineering Research Center for Agricultural Environmental Control, Wuhan 430064, China） Abstract：The remediation of cadmium（Cd）- contaminated farmland soil is the focus of the field of environmental quality. In-situ passivation remediation technology is an economical and practical solution, and its key lies in the passivation material it employs. In this study, the remediation effect of in-situ passivated Cd of various kinds of passivated materials was comprehensively analyzed; the advantages and disadvantages of its application, the research trend in this field, the cost –benefit of passivated materials, and its potential remediation mechanism were summarized, to provide a reference for the application of in-situ passivation materials for Cd-contaminated farmland soil. Keywords：farmland soil; cadmium pollution; passivating materials; passivating efficiency; remediation mechanism
农田重金属土壤健康钝化技术研究及应用趋势
农田重金属土壤健康钝化技术研究及应用趋势农田重金属土壤是指土壤中重金属元素含量超过国家土壤环境质量标准规定的限值的土壤。
由于农业生产中使用的农药和化肥、冶炼和焚烧过程产生的废料等原因，农田重金属土壤的污染越来越严重，给农作物的生长和人体健康带来了巨大的风险。
为了解决农田重金属土壤污染问题，研究人员提出了土壤健康钝化技术，并逐渐应用于实际生产中。
本文将对农田重金属土壤健康钝化技术的研究进展和应用趋势进行探讨。
首先，农田重金属土壤健康钝化技术主要包括物理、化学和生物处理等多个方面。
物理处理包括旋耕、覆盖和堆肥等方法，通过改变土壤结构和增加有机质含量来减少重金属的有效性。
化学处理主要是利用添加剂如磷酸盐、石灰等化合物来降低土壤中重金属的有效性。
生物处理则是利用植物和微生物等生物资源来修复农田重金属土壤。
这些处理方法已经在实验室和田间试验中得到了验证，取得了一定的修复效果。
其次，农田重金属土壤健康钝化技术的应用趋势主要集中在以下几个方面。
首先，生物处理将成为农田重金属土壤修复的主要手段。
生物处理具有修复效果好、成本低、对环境友好等优点，因此得到了广泛的关注和应用。
其次，研究人员将继续探索新的农田重金属土壤健康钝化技术。
例如，利用纳米材料、功能菌剂等新技术进行修复，将有助于提高修复效果。
此外，多种修复技术的综合应用也是未来的发展方向，通过不同方法的联合使用可以更好地修复农田重金属土壤。
最后，农田重金属土壤健康钝化技术的应用还面临一些挑战。
首先，修复成本高和周期长是当前面临的主要问题。
需要进一步降低修复成本、缩短修复周期，提高修复效率。
其次，农田重金属土壤的净化标准仍然不够明确，需要进一步制定更加科学合理的标准。
此外，不同地区和不同类型的农田重金属土壤差异较大，需要针对性地制定修复方案。
综上所述，农田重金属土壤健康钝化技术在农田重金属土壤修复中具有重要的应用价值。
未来的发展方向是进一步改进现有的修复技术，开发新的修复方法，并探索不同技术的综合应用。
污灌区镉污染土壤钝化修复及其生态效应研究
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贵州毕节市农田土壤重金属污染钝化修复研究
贵州毕节市农田土壤重金属污染钝化修复研究贵州毕节市农田土壤重金属污染钝化修复研究摘要：本文以贵州毕节市农田土壤重金属污染及其修复为研究对象，系统地阐述了土壤钝化修复技术的原理、方法和应用效果。
论文首先从重金属污染的成因和影响入手，介绍了土壤钝化的意义和钝化剂的类型、作用机理及适用范围。
其次，针对毕节市农田重金属污染的现状和存在的问题，结合实际调查和数据分析，探讨了钝化修复技术的适用性、优劣势和局限性。
然后，通过田间实验和室内模拟试验，评估了不同钝化剂对土壤重金属污染的修复效果及其生态环境风险。
最后，结合当前环保形势和未来发展趋势，提出了进一步深入研究土壤重金属污染及其钝化修复技术的建议和方向。
关键词：毕节市；农田土壤；重金属污染；钝化修复；生态环境风险目录一、引言二、重金属污染的成因和影响三、土壤钝化修复技术的原理和方法四、贵州毕节市农田重金属污染现状和存在问题五、不同钝化剂对土壤重金属污染修复的效果评估1.实验设计2.实验结果3.探讨与分析六、土壤钝化修复技术的优劣势和发展趋势七、结论与建议二、重金属污染的成因和影响重金属是指相对密度大于4.5的金属元素，如铅、镉、汞、铬等。
它们对人体和环境具有较高的毒性和累积性，一旦进入土壤和水体中，会长期存在并对生态环境造成极大危害。
重金属污染的主要成因包括人类活动、工业排放、农业施肥和废弃物处理等因素。
例如，农田土壤重金属主要来自于化肥、农药和畜禽粪便的过量施用和不当处理，导致土壤中重金属浓度超标。
此外，农田周边的工业废气、废水以及城市垃圾填埋场等也会进一步加剧农田土壤重金属污染。
农田土壤重金属污染的危害主要表现为以下几个方面：1. 降低土壤肥力和农产品质量。
重金属会抑制土壤微生物的生长繁殖，破坏土壤结构和肥力，降低作物产量和质量。
2. 残留在农产品中，对人体健康造成威胁。
例如，铅、镉等重金属会积累在农产品中，长期食用会导致中毒和疾病。
3. 污染周边水体和环境。
壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉钝化技术研究
壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉钝化技术研究近年来，随着工业化进程的加快和农业药品的广泛使用，农田土壤中重金属污染逐渐严重化。
镉被认为是一种具有致命危害的重金属，由于其毒性较强，易以食物链的方式进入人体，对人体健康产生危害。
寻找一种高效、环境友好的重金属钝化技术是非常重要的。
壳聚糖是一种用途广泛的天然生物聚合物，具有众多优良的物理化学性质，同时也是一种非常有效的吸附剂。
为了提高壳聚糖的钝化能力，人们采用了改性的方法，其中一种常用的改性剂就是沸石。
沸石是一种矿物质，其多孔结构和大的比表面积可以增加壳聚糖的吸附能力。
所以，将壳聚糖和沸石进行改性处理，可以提高其吸附重金属镉的能力。
为了研究壳聚糖改性-沸石对农田土壤中重金属镉的钝化效果，首先需要获取一定含量的重金属镉污染土壤。
实验中，可以选取一些重度污染的农田土壤，然后通过洗涤和过筛的方式去除其中的杂质，确保剩下的土壤中只含有镉污染。
然后，需要根据实验设计的要求，将壳聚糖和沸石按照一定比例混合，得到一定浓度的改性材料。
接下来，可以将改性材料与重金属镉污染土壤进行接触反应。
可以采用批处理实验的方式，将一定量的土壤和改性材料放入试验容器中，在一定时间内进行反应。
通过比较不同时间点的土壤中镉的浓度变化，可以评估改性材料对重金属镉的吸附能力。
还可以结合X射线衍射、扫描电镜等分析手段，研究改性材料与重金属镉之间的相互作用及其钝化机理。
这些分析手段可以提供更直观的材料表征结果，有助于深入了解改性材料对重金属镉的吸附过程。
需要对改性材料的性能进行评估。
可以通过计算壳聚糖改性-沸石对重金属镉的吸附等相关指标，比如吸附率、吸附容量等，来评价其钝化效果。
还可以通过土壤培养试验等方法，评估改性材料对土壤中镉的迁移转化及对植物生长的影响。
壳聚糖改性-沸石对农田土壤中重金属镉的钝化技术是一项具有潜在应用价值的研究方向。
通过对壳聚糖改性-沸石的研究，可以提高土壤中重金属镉的钝化效果，为打造绿色环保的农田土壤提供技术支持。
土壤重金属污染修复钝化剂的研究进展
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。
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Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2019, 7(3), 220-225Published Online July 2019 in Hans. /journal/hjsshttps:///10.12677/hjss.2019.73027Research Progress of Soil PassivationTechnology in Cadmium ContaminatedFarmlandYuanyu Liang, Xiaoli Wang*, Fang YangCollege of Agricultural, Guizhou University, Guiyang GuizhouReceived: Jun. 14th, 2019; accepted: Jul. 5th, 2019; published: Jul. 12th, 2019AbstractWith the advent of science and technology society, modern industry and agriculture are develop-ing rapidly with each passing day. As a result, heavy metals have gradually penetrated into the soil environment, causing huge pollution to the ecological environment. The heavy metal cadmium is the most serious pollution in farmland soil and the most significant element exceeding the stan-dard in agricultural products. It described in the paper that the current commonly used repair method of farmland soil pollution, shows that passivation repair material is by changing the soil, PH, generate precipitation, adsorption and ion exchange, organic ligand complex, ion competition, etc., to reduce the soil effective state of cadmium content and biological effectiveness. This paper expounds the passivation repair mechanism of soil cadmium pollution as well as the influence factors of passivation effect of repair, and briefly summarizes the common passixator on market at present.KeywordsCadmium Pollution, Passivation Technology, Passivation Mechanism, Passivating Agent镉污染农田土壤钝化技术研究进展梁远宇，王小利*，杨芳贵州大学农学院，贵州贵阳收稿日期：2019年6月14日；录用日期：2019年7月5日；发布日期：2019年7月12日*通讯作者。
梁远宇 等摘 要随着科技社会的到来，现代工农业日新月异飞速发展，使得重金属渐渐地渗透到了土壤环境当中，对生态环境造成巨大的污染。
而重金属镉是在农田土壤中污染最严重在农产品中超标最显著的元素，对镉污染农田土壤的修复研究迫在眉睫。
本文叙述了我国土壤污染现状、当前常用的修复污染农田土壤的方法、钝化修复技术的作用机理及钝化效果影响因素和农田土壤镉污染常用钝化剂，总结了钝化修复材料降低土壤有效态镉的含量和生物有效性的主要途径：改变土壤的pH 、生成沉淀、吸附与离子交换、有机配位络合、离子竞争等。
并进一步阐述了钝化修复农田土壤镉污染的作用机理以及钝化修复效果的影响因素，为镉污染农田土壤的钝化技术修复提供理论参考。
关键词镉污染，钝化技术，钝化机理，钝化剂Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 我国土壤污染现状农田土壤的重金属污染主要是指Pb 、Hg 、Zn 、Cr 、Cd 等一些重金属元素在农田土壤中的含量超过原有土壤的背景值，会造成土壤肥力的退化，作物的产量品质下降，生态环境的破坏，以及对人类健康造成一定危害的现象[1]。
重金属来源广泛，可以通过开采与冶炼、化肥与农药施用、金属加工工艺、电池制造产业、造纸工业、制革厂、汽车尾气排放、固体废物随意堆放、污水灌溉及污泥施肥等活动进入到水体、大气和土壤中[2]。
土壤重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、积累性和长期性等特点[3]，土壤重金属污染在全球范围内普遍存在且日益严重。
据我国2017年我国土壤污染状况调查公报显示[4]，我国土壤中各种污染物超标点位占调查总点位的 16.1%；而耕地土壤重金属的点位超标率高达19.4%，其中镉的点位超标率为7.0%，居我国土壤重金属污染物的首位。
农田土壤中的镉的来源很多。
其主要的来源是人类的生产活动带来的。
工业生产中三废的乱排乱放，农业生产中的化肥农药的过度使用，都使得土壤中镉不断富集不断加剧对土壤的污染。
未经处理过的污水污泥作为农田灌溉水有机肥来源是目前部分地区镉污染严峻形势的罪魁祸首，因为这些镉进入土壤后是很难由土壤自身的净化作用来消除和减缓镉污染带来的对土壤及人体影响的[5]。
会长期的存在并且严重威胁生态系统的完整性[6]，引起粮食安全问题和人类健康问题[7]。
所以对重金属镉的修复一直是重金属污染治理的工作重心之一。
农田土壤的镉污染会导致作物可食部镉累积，农作物的根系对镉具有较强的吸收作用。
植物可将土壤中的镉吸收并存储于植物器官内。
作物中积累的镉，会对作物细胞膜产生损害，并降低作物的新陈代谢能力，甚至产生某些毒害[8]。
镉是人体内的非必须微量元素。
镉可以通过消化道和呼吸道等途径被人体吸收，人体内的镉90%来源于日常饮食。
研究发现人体内的镉会随着年龄的增加而不断累积[9]。
镉会对人体产生很严重的危害，长期食用轻微镉超标的食品会导致人体镉累积并产生毒性，镉作用于人体会致畸、致癌、致突变，可能引发癌症、关节炎、肺气肿、肾小管坏死、痛痛病等疾病[6]。
常见的修复方法一般可分为物理修复方法、化学修复方法及生物修复方法和农业生态修复方法[1]。
化学钝化修复技术梁远宇等因其投入低、使用方法较简单，方式多样极少、对农业生产影响较小，修复效果好见效快等优点。
被广泛应用于重金属污染的农田土壤修复[10]。
也是当前环保部门、农业部门着重研究的课题之一。
随着镉污染形势的日益严峻，人们对于镉污染的关注度也逐渐增加，目前形成了较多的关于镉修复的技术，但是在选择修复方法之前，应该先对镉污染农田土壤的调查和评估。
分析土壤理化性质、镉含量及对农产品安全性的影响程度[11]等。
以确定合适的修复方法，做到因地制宜，节约成本，合理规划[12]。
2. 钝化修复技术的作用机理及钝化效果影响因素2.1. 钝化修复技术的作用机理在已经受到污染的土壤中即使添加钝化剂也不能使得重金属元素从土壤中忽然消失，主要目的是对重金属的形态分布造成影响，将可提取态重金属转化为残渣态，便能有效的减少农田土壤的重金属污染[13]，使人类健康得到有效的保障。
钝化技术的机理主要是通过改变土壤性状来降低土壤中镉的活性，一般包括沉淀固定、吸附及离子交换、离子拮抗、螯合等作用[14]。
但对多数钝化剂而言其作用机理往往不是单一的，常常是由多种机理共同作用[15]。
1) 沉淀固定作用大部分钝化剂是通过沉淀固定作用来降低土壤中镉的有效性[16]。
在土壤中施用石灰等碱性物质时(包括石灰、生物质炭、白云石等)可明显提高土壤PH，减少土壤中有效镉含量。
在土壤中施入含有碳酸根离子、硅酸根离子、氢氧根离子等钝化剂时，镉离子可与这些阴离子发生作用生成难溶的碳酸镉、硅酸镉、氢氧化镉等沉淀，使镉从有效态转换成无效态，可以减少作物对镉的吸收，减缓土壤镉污染。
例如，钙镁磷肥中磷酸根离子可与镉离子结合，生成磷酸盐沉淀[17]。
2) 吸附及离子交换作用粘土矿物的离子交换能力很强，它们可以通过离子交换和专性吸附等途径来将镉离子吸持住，让土壤中的有效态镉明显降低，如沸石可提高农田土壤的PH，降低土壤中镉的生物有效性，起到钝化农田土壤中镉离子的作用[18]。
由于有机质的比表面积大、交换能力强。
所以我们施用有机物料也可以增加对重金属镉的吸附[19]。
3) 离子拮抗作用农田土壤是一个含有各种重金属元素的大环境，这些多种多样的重金属彼此之间会相互作用影响彼此的生物有效性。
部分研究[20]证实：Pb与Cd之间存在竞争吸附作用，且吸附能力较强的金属会促使另一种金属留在弱的结合位点。
Zn、Cd在元素周期表中属于第二副族，二者大队化学性质相似，在自然界中总是结伴而生，当农田土壤中Zn、Cd浓度相差较大时，Zn、Cd会表现为相互抑制[21]。
镉离子与锌离子有相似的外层电子结构，两者可以互相竞争进入生物细胞上的结合位点，因此，在玉米幼苗时期施加锌可有效抑制玉米对镉的吸收。
一般常用的镉拮抗物质有硫酸锌、稀土镧等。
石灰中的钙离子也能与镉离子发生拮抗作用，降低土壤Cd2+的有效性[20][22]。
4) 有机络合作用农田土壤中有有机物质进入时，有机物质中大量的氨基、酮基、羟基及硫醚等有机配位体，可以与镉等重金属离子络合成难溶的络合物，抑制重金属离子的生物有效性[23]。
特别是以经腐熟的有机质可与镉形成具有一定稳定结构的金属有机络合物而提高镉的吸附量[24]。
腐殖酸能使土壤PH值降低，使重金属镉溶解并与镉形成稳定的、不易被生物吸收的氯-镉络合物。
可以提高修复效率[25]。
2.2. 钝化修复效果的影响因素重金属污染土壤的钝化修复效果，主要与土壤本身的理化性质和钝化剂种类用量有关。