凹凸棒石在重金属污染土壤治理中的应用及最新研究进展

凹凸棒石是一种富含镁铝的黏土矿物，本身具有良好的吸附和离子交换性质，改性后其性质得到进一步提高。改性凹凸棒石和凹凸棒石复合其他有机无机物及有益微生物，可以有效修复重金属污染农田土壤，调理土壤，增加土壤生物量。

1、钝化修复

钝化修复技术修复速率快、效果好、操作简单，适合修复大规模重金属污染农田土壤的治理工作，是目前国内研究前景较好的修复重金属污染农田土壤的技术。

改性凹凸棒石处理重金属污染土壤主要采用原位钝化的方法钝化土壤中的重金属离子或者改变其价态转化为无毒或者毒性较小的价态；或者使用修复剂吸附固定土壤中的重金属离子，减少动植物对重金属离子的吸收。

最新研究进展：

Wang等设计了一种酸性土壤修复剂（ASRA）。这种由生物硅、秸秆、生物炭、无水碳酸钠和凹凸棒石组成的纳米复合材料可以对镉起到钝化作用，显著降低Cr6+的迁移和污染。

Wei、刘文杰等研究了凹凸棒石/脱硅稻壳炭复合材料对重金属离子的吸附和钝化性能，结果表明所制得的复合材料可以将重金属离子吸附在复合材料的表面，降低农田土壤重金属含量。

刘琴等对凹凸棒石和改性凹凸棒石施加于Zn/Cd模拟污染土壤的作用机制进行了研究。通过黑麦草种植试验，发现植物吸收结果表明凹土+H3PO4处理效果最好，可在一定程度上降低弱交换态Zn的含量。

Wang等将凹凸棒石包裹在海藻酸钠中制成的可漂浮多孔泡沫吸附剂，这种吸附剂吸附性能显著，具有较强的化学稳定性，且易于回收。

2、土壤改良

改性凹凸棒石应用于修复重金属污染土壤不仅在其降低土壤中有效态重金属含量，同时可以起到土壤改良的作用。改性凹凸棒石可以有效改良土壤，增加土壤生物量，提高土壤肥力。

最新研究进展：

吴明昊等在江苏盐城种植水稻的盐碱地开展实验，分7个不同的处理，将含有凹凸棒石的土壤改良剂施用于盐碱地，试验结果表明，使用凹凸棒石土壤改良剂，可以有效提高水稻的产量，最高可达17.0%。

杜志敏等研究了改良剂凹凸棒石对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。发现改良剂降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量；同时提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性，土壤肥力得到提高。

Liang等进行水稻田间试验，研究凹凸棒石/凹凸棒石改良剂对水稻土中Cd的原位固定化。发现，海泡石和凹凸棒石的施用使水稻土的pH值不同程度地增加，并显著降低了HCl、TCLP、CaCl2和NH4OAc-extractableCd浓度，使稻米中Cd浓度显著降低。同时研究发现，海泡石和凹凸棒石均能降低可交换Cd浓度，增加水稻土中碳酸盐结合物和残余组分。Cd沉淀为碳酸盐或氢氧化物，表面络合是海泡石和凹凸棒石的主要固定化机制。结果表明，化学固定化与作物品种选择相结合，可作为作物安全调控和可持续农业发展的适宜方案。

宗莉等将腐植酸、凹凸棒石及其他材料制作成复合材料，分不同剂量对沙土理化性进行了研究。结果发现，复合材料可以增强沙土的持水能力，降低土壤pH值，改善土壤结构。并且通过室外种植发现，复合材料可有效提高沙土的生物酶活性、植物成活率和土壤生物量。通过对梭梭、沙枣树和葡萄的种植，发现使用适当的施用量，沙枣树成活率可以提高30%，梭梭胸径和株高和葡萄叶片数量分别有不同程度的提高。以上实验均表明该复合材料可有效改良土壤，提高植物对风沙干旱环境的抗逆性，进一步用于沙土的土壤改良。

3、缓释肥料

利用改性凹凸棒石和其他农副产品废料等混合制备新型肥料可以降低土壤中重金属含量，又可提高作物产量，起到一举两得的效果。

凹凸棒石与腐殖酸、生物炭、耐重金属微生物菌种等复合制备新型肥料，既可肥沃土壤，又可以减少化肥使用量，减少化肥使用带来的土壤效力减弱的影响。

最新研究进展：

Zhang等以天然凹凸棒石粘土、乙基纤维素膜、羧甲基纤维素钠/羟乙基纤维素水凝胶为基础，研制了一系列氮肥缓释配方。对产品的结构进行了检验。研究结果表明，该氮肥在半干旱地区玉米产量优化方面具有广泛的应用前景。

Guan等研究了凹凸棒石包裹的缓释肥料，以玉米为观察植物，结果发现磷酸钙包膜肥料的土壤矿物质和有效磷均具有缓释性，使养分利用率与植物需要量保持较好的同步。同时可以提高农田作物产量，减少环境污染。

朱鸿杰等研究了凹凸棒石和有机物复合包膜有利于提高肥料的利用效率。以松香的无水乙醇溶液、凹凸棒石粘土和石蜡等材料，制备出一种缓释包膜尿素。缓释效果较好，可以达到缓控释肥料的国家标准或行业标准的要求。

来源：田振华,薛胜平.凹凸棒石改性及其修复重金属污染土壤的研究[J].应用化工,2019,48(04):149-153.