張靜靜， 趙永芹， 許 亮， 化黨領(lǐng)， 楊秋云

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，450000，鄭州； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，450000，鄭州)

近些年來，隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)土壤重金屬污染造成的土壤退化問題形勢(shì)嚴(yán)峻，已成為國(guó)內(nèi)急需解決的環(huán)境問題。重金屬鎘是一種生物蓄積性強(qiáng)、具有“三致”作用的劇毒元素[1]，土壤中的鎘可被作物吸收富集，并通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)，進(jìn)而對(duì)人類健康構(gòu)成一定威脅[2]。研究表明，重金屬的生物毒性以及它在生物體內(nèi)的累積能力并不是由其總量決定，而是由重金屬形態(tài)及其生物有效性決定[3]；因此，對(duì)鎘污染土壤進(jìn)行修復(fù)，通過改變鎘在土壤中的賦存形態(tài)，降低其在土壤中的移動(dòng)性和有效性顯得尤為重要。眾多土壤重金屬污染修復(fù)方法中，原位化學(xué)鈍化方法在成本和時(shí)間上能較好地滿足要求，但該項(xiàng)技術(shù)中對(duì)鈍化劑的選擇是關(guān)鍵。膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的2∶1型黏土礦物，具有較大的比表面積、陽離子交換能力和吸附性能，被廣泛應(yīng)用于重金屬污染水體修復(fù)[4]。近年來，膨潤(rùn)土及其改性材料被逐步應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)中。徐奕等[4]研究表明：施用膨潤(rùn)土可使土壤中可交換態(tài)Cd含量降低，殘?jiān)鼞B(tài)鎘含量上升；同時(shí)可抑制水稻對(duì)鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，在一定程度上緩解鎘對(duì)水稻幼苗的毒害效應(yīng)。褐煤是一種富含腐植酸類物質(zhì)，對(duì)多種重金屬離子具有吸附效應(yīng)[5]。肖丹丹[6]研究表明，鎘污染土壤中添加腐植酸可使土壤中可交換態(tài)鎘含量降低，殘?jiān)鼞B(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)鎘含量增加，且可有效降低油菜中鎘的富集量。目前褐煤的農(nóng)業(yè)利用主要集中在腐植酸的提取和肥料應(yīng)用方面，而用于土壤重金屬污染修復(fù)的研究很少，尤其在石灰性土壤上少之又少。當(dāng)前研究大都利用單一鈍化劑對(duì)重金屬進(jìn)行處理，將有機(jī)和無機(jī)組分結(jié)合進(jìn)行鈍化處理的研究較少[7-8]，有機(jī)褐煤和無機(jī)膨潤(rùn)土混合對(duì)重金屬污染治理方面研究更少；因此，筆者研究通過盆栽玉米模擬試驗(yàn)，將褐煤與膨潤(rùn)土不同比例配施于鎘重度污染的土壤上，闡明其施用后對(duì)玉米(Zeamays)生長(zhǎng)特征及其對(duì)鎘的吸收特征、土壤鎘形態(tài)的影響，為合理高效的利用膨潤(rùn)土和褐煤進(jìn)行退化土壤生態(tài)修復(fù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為河南濟(jì)源某冶煉廠周圍200 m處表層污染土壤(0～20 cm)，黏壤質(zhì)褐土，土壤基本理化性質(zhì)為：pH為8.05，有機(jī)質(zhì)27.13 g/kg，堿解氮185.80 mg/kg，速效磷34.70 mg/kg，速效鉀132.70 mg/kg，全鎘32.97 mg/kg。鈍化劑Ⅰ為膨潤(rùn)土(S)，購(gòu)自燕東礦產(chǎn)公司，pH為7.22，使用TRI-Star 3000測(cè)定其比表面積為209 m2/g，主要化學(xué)組成為：SiO256%，MgO 1%，CaO 6%，Al2O319%，F(xiàn)e2O36%，H2O 12%。鈍化劑Ⅱ?yàn)樵颇险淹ê置?P)，其腐植酸含量高達(dá)46.7%，pH為6.34，利用元素分析儀測(cè)定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.97%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.91%，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.06%。經(jīng)測(cè)定，膨潤(rùn)土和褐煤中鎘含量均很低，后續(xù)計(jì)算中不再考慮其自身重金屬含量的影響。供試植物為玉米，品種為“長(zhǎng)春澤玉709”。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)中每盆裝污染土1 kg，褐煤(P)與膨潤(rùn)土(S)過0.25 mm篩后，按照1.5%、3%、5%(分別用1、2、3表示)土壤質(zhì)量比例分別稱取，與污染土混合均勻后裝盆，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照CK(不添加鈍化劑)。采用正交設(shè)計(jì)，共16個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。用稱量法控制土壤相對(duì)含水量為田間持水量70%左右，平衡老化50 d待用。玉米種子催芽播種，出苗后各盆加入適量的等量NH4NO3、KH2PO4和KNO3營(yíng)養(yǎng)液并逐漸間苗，最后定苗至每盆6株。保持各盆栽生長(zhǎng)條件一致，大棚通風(fēng)狀況良好，每日用蒸餾水補(bǔ)充水分，種植40 d收獲拔節(jié)期玉米植株。

不同小寫字母表示各處理之間達(dá)到顯著差異水平(P<0.05); CK表示對(duì)照，S1、S2和S3表示膨潤(rùn)土添加水平分別為1.5%、3%和5%，P1、P2和P3表示褐煤添加水平分別為1.5%、3%和5%，S1+P1表示膨潤(rùn)土1.5%+褐煤1.5%，以此類推，下同。Different lowercase letters indicate the significant difference at 0.05 level. CK refers to control, S1, S2 and S3 refers to the treatment of 1.5%, 3% and 5% of bentonite added. P1, P2 and P3 refers to the treatment of 1.5%, 3% and 5% of lignite added, respectively. S1+P1 refers to the treatment of bentonite 1.5%+lignite 1.5%, and so on. The same as below.圖1 不同鈍化劑處理對(duì)玉米株高(a)及地上部干物質(zhì)量(b)的影響Fig.1 Effects of different passivator treatments on maize plant height (a) and dry biomass of maize aboveground part (b)

1.3 樣品分析測(cè)定

1.3.1 土壤樣品分析測(cè)定 收獲玉米植株的同時(shí)，采集土壤樣品并放實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，風(fēng)干土先磨細(xì)后過20目篩，再過100目篩，然后采用BCR連續(xù)提取法處理土壤樣品[9]。用火焰原子吸收分光光度計(jì)(ZEEnit700原子吸收光譜儀，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司)測(cè)定各級(jí)提取液中Cd的濃度。

1.3.2 植株樣品分析測(cè)定 收獲時(shí)測(cè)單株玉米株高。整株玉米先在自來水下沖洗干凈，再用去離子水沖洗3～4次，用濾紙吸去表面殘留水分。將玉米分為地上部和根部放入烘箱中，105 ℃條件下殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定玉米地上部和根部干質(zhì)量。將植物樣品粉碎備用，采用優(yōu)級(jí)純的混合酸(V(硝酸)∶V(高氯酸)=3∶1)進(jìn)行消解。用火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定Cd濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與單因素方差分析，OriginPro 2016進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鈍化劑處理對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

2.1.1 玉米株高 由圖1可知，與CK相比，褐煤與膨潤(rùn)土單一施用均能使玉米株高顯著增加，增幅分別為10.9%～19.9%、6.2%～10.7%，且同等劑量褐煤比膨潤(rùn)土對(duì)玉米株高的增高效果明顯。2種鈍化劑不同比例混合處理土壤種植的玉米株高除處理S2+P1和S3+P3外，其余與CK比均顯著增高，表明2種鈍化材料適宜比混合有利于玉米生長(zhǎng)。其中：處理S3+P1種植的玉米株高最高，增高效果最好，達(dá)23.3%；處理S1+P1和處理P2種植的玉米株高均增高7.75 cm，增幅為19.87%，說明添加膨潤(rùn)土5%+褐煤1.5%最有利于提高玉米株高，混合添加膨潤(rùn)土1.5%+褐煤1.5%與單獨(dú)添加褐煤3%對(duì)玉米株高的增高效果其次。

2.1.2 玉米地上部干物質(zhì)量 玉米植株生長(zhǎng)階段，有機(jī)產(chǎn)物生產(chǎn)量的大小主要取決于植株地上部干物質(zhì)量[10]。由圖1可知，與CK相比，單獨(dú)施用膨潤(rùn)土后玉米地上部干物質(zhì)量有所升高，但升高幅度不顯著；單獨(dú)施用褐煤后玉米地上部干物質(zhì)量顯著升高，且升高幅度隨褐煤施用量的增加而增加，增幅為27.9%～41.4%；膨潤(rùn)土與褐煤混合施用后，玉米地上部干物質(zhì)量有所升高，除S2+P1與S3+P3處理外，其余處理地上部干物質(zhì)量均顯著升高?？傮w而言，經(jīng)過不同鈍化劑處理后，無論是玉米株高還是地上部干物質(zhì)量，整體上是增加的，相比單獨(dú)施用膨潤(rùn)土和褐煤，兩者配合施用處理下，玉米株高及地上部干物質(zhì)量增加的效果更顯著，其中S3+P1與S2+P3處理最有利于玉米有效生長(zhǎng)。

2.2 不同鈍化劑處理對(duì)玉米各部位Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.1 玉米莖葉中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由圖2可知，與對(duì)照相比，不同鈍化劑處理均可顯著降低玉米莖葉中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)。單獨(dú)添加膨潤(rùn)土S1、S2、S3分別使玉米莖葉中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低40.0%、33.1%、31.0%，隨著膨潤(rùn)土用量增加的鈍化效果降低；單獨(dú)添加褐煤P1、P2、P3分別使玉米莖葉中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低 30.8%、33.1%、47.2%，隨著褐煤用量增加的鈍化效果增加；膨潤(rùn)土和褐煤兩者不同比例混合處理中，玉米莖葉鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅為22.2%～49.9%，其中S1+P1處理對(duì)玉米莖葉中富集鎘的抑制效果最好。整體來看，膨潤(rùn)土與褐煤?jiǎn)我患捌鋬烧邚?fù)配施用，均可有效較低玉米莖葉中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2.2 玉米根中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由圖2可知，不同鈍化劑處理均可顯著降低玉米根中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單獨(dú)添加膨潤(rùn)土S時(shí)，玉米根中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低21.8%～27.5%，單獨(dú)添加褐煤P時(shí)可使玉米根中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低 4.5%～26.5%，且隨著褐煤用量增加的鈍化效果越好，而同等劑量的膨潤(rùn)土比褐煤對(duì)玉米根中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低效果更佳。由圖2可知，膨潤(rùn)土和褐煤兩者不同比例混合處理中，玉米根中重金屬鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅為9.7%～40.6%，其中S2+P3處理對(duì)玉米根富集鎘的抑制效果最佳。

圖2 不同鈍化劑處理對(duì)玉米莖葉(a)和根部(b)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effects of different passivator treatments on the content of Cd in stems and leaves (a) and roots (b) of maize

2.3 不同鈍化劑處理對(duì)玉米Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)及富集系數(shù)(BCF)的影響

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)是植株地上部鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植株地下部鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值，反映重金屬?gòu)闹仓旮肯虻厣喜康霓D(zhuǎn)運(yùn)程度；富集系數(shù)(BCF)是植株地上部鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值，表示重金屬?gòu)耐寥老蛑参锵到y(tǒng)遷移的難易程度。由表1可知，與CK相比，單一施用膨潤(rùn)土或褐煤均可使玉米的TF有所降低，降幅分別為3.3%～16.7%，23.3%～26.7%；膨潤(rùn)土與褐煤混合施用中，除S1+P2和S2+P3處理外，其余處理玉米的TF均有所降低，其中處理S3+P1中TF值降低最多，降幅達(dá)40%，說明鎘從根部向莖葉中轉(zhuǎn)運(yùn)能力減弱，大部分鎘都被截留在玉米根部，阻止了鎘向食物鏈中轉(zhuǎn)運(yùn)。與對(duì)照相比，單一膨潤(rùn)土或褐煤施用及其混合施用，均可使玉米的BCF顯著降低。單一施用膨潤(rùn)土或褐煤，使玉米的BCF降幅分別為24.2%～38.7%和30.6%～53.2%，二者不同比例混合施用后玉米的BCF降幅為25.8%～53.2%，其中處理S1+P1與P3中BCF值降低最多，降幅達(dá)53.2%，說明重金屬鎘由土壤向玉米地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力減弱，降低玉米莖葉中鎘的富集。

2.4 不同鈍化劑處理對(duì)土壤中Cd形態(tài)的影響

由表1可知，與對(duì)照相比，除單獨(dú)添加膨潤(rùn)土的S1處理外，其余處理均可顯著降低土壤中弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且同等劑量褐煤比膨潤(rùn)土的降低效果更佳。單獨(dú)添加褐煤P1、P2、P3使土壤中弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低1.5%、16.0%、28.1%，隨褐煤用量的增加，土壤中弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅增大。褐煤與膨潤(rùn)土混合添加時(shí)土壤中弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少10.4%～31.1%；當(dāng)膨潤(rùn)土添加量一定時(shí)，隨著褐煤添加量的增加，弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅逐漸增大，且兩者混合S2+P3處理中對(duì)弱酸提取態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低效果最佳，降幅達(dá)31.1%。由表1可知，除單獨(dú)添加膨潤(rùn)土處理對(duì)土壤可還原態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響外，其余處理土壤中可還原態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著增加。與對(duì)照相比，單一施用膨潤(rùn)土或褐煤處理中，除P3處理土壤中可氧化態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加外，其余處理均有不同程度的降低。褐煤與膨潤(rùn)土不同比例混合添加均可使土壤中可氧化態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，增幅為29.1%～48.0%，其中增幅最大的處理是S1+P2。此外，相比CK處理，褐煤處理使土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定程度的增加，其中P3處理鈍化效果最為顯著，該處理土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)增幅為9.2%。單一添加膨潤(rùn)土處理中，S1處理土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所增加，但差異未達(dá)到顯著水平。膨潤(rùn)土和褐煤不同比例混合施用對(duì)土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響差異較大，其中處理S1+P1使得殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，增幅達(dá)7.4%；處理S3+P3也使得殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但差異不顯著；其余處理中殘?jiān)鼞B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的減少。由此可知，褐煤可有效降低重金屬鎘在土壤中的有效性，其效果優(yōu)于膨潤(rùn)土，且兩者混合使用效果更佳。

表1 不同鈍化劑處理對(duì)玉米鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)和富集系數(shù)(BCF)以及土壤不同形態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。Notes: Different letters in the same column indicate significant differences at 0.05 level.

3 結(jié)論與討論

1)不同鈍化劑處理對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響。本研究中，施用膨潤(rùn)土或褐煤后，玉米的株高及地上部干物質(zhì)量均有所增加。膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的2∶1型黏土礦物，具有很強(qiáng)的吸水性能，施用膨潤(rùn)土后土壤的保水和持水能力提高，孔隙度減小，有機(jī)質(zhì)分解速度變慢，可改良土壤性質(zhì)，有利于作物生長(zhǎng)[4,11]。同時(shí)膨潤(rùn)土能在一定程度上緩解 Cd 脅迫對(duì)作物幼苗的毒害作用，促進(jìn)Cd污染土壤上作物的生長(zhǎng)[12-13]。因此，施用膨潤(rùn)土可在一定程度上促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，提高植株地上部干物質(zhì)量。褐煤是一種富含天然腐植酸類物質(zhì)，褐煤中腐植酸不僅具有吸附性能，還可與土壤發(fā)生離子交換、離子絡(luò)(螯)合反應(yīng)等，加大植物從土壤中吸收重金屬離子的阻力，降低重金屬離子對(duì)植物的毒害[14]。研究表明，腐植酸可與一些離子結(jié)合形成可溶性的復(fù)合體，進(jìn)而促進(jìn)植株的細(xì)胞生長(zhǎng)和養(yǎng)分的吸收[15]。褐煤基腐植酸是一種天然的有機(jī)高分子混合物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有改良土壤、刺激作物生長(zhǎng)、增強(qiáng)作物抗逆能力等作用。李通等研究發(fā)現(xiàn)，施用一定量的含腐植酸風(fēng)化煤可顯著提高小白菜生物量[16]。因此，施用褐煤與膨潤(rùn)土可在一定程度上協(xié)同提高玉米的抗逆性，降低Cd的脅迫，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，進(jìn)而提高玉米植株的株高和地上部干物質(zhì)量。

2)不同鈍化劑處理對(duì)玉米植株吸收、運(yùn)輸和累積Cd的影響：本研究中，盆栽條件下玉米各部位Cd累積量大小表現(xiàn)為根>莖葉，這與他人的研究結(jié)果一致[10,17]。這主要是由于：①植株根細(xì)胞壁上有許多與重金屬的結(jié)合位點(diǎn)，只有當(dāng)重金屬與細(xì)胞壁的結(jié)合達(dá)到飽和時(shí)，多余的金屬離子才會(huì)進(jìn)入細(xì)胞[18]；②當(dāng)重金屬進(jìn)入根系細(xì)胞時(shí)，重金屬又可與細(xì)胞原生質(zhì)中的蛋白質(zhì)、核苷酸、多肽等化合物結(jié)合，進(jìn)入液泡后又被液泡沉淀或儲(chǔ)存[19]，導(dǎo)致重金屬在植株根部被大量固定而失活，向上運(yùn)輸?shù)暮苌?。本試?yàn)中，不同鈍化劑處理均使得玉米植株富集Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低(表1)，其中施用褐煤5%處理(P3)及褐煤1.5%+膨潤(rùn)土1.5%處理(S1+P1)中BCF值最低，較對(duì)照降低53.2%，說明Cd由土壤向玉米地上部的富集能力減弱明顯。其原因一是腐植酸具有一定的肥效，有助于作物生長(zhǎng)，二是腐植酸具有親水性、吸附性、離子交換性、絡(luò)合性和氧化還原性，可與水溶態(tài)、生物有效態(tài)的重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，使重金屬離子被絡(luò)合、螯合固定或吸附固定，減少植物體的吸收量[20]。陳磊[21]研究發(fā)現(xiàn)，腐植酸液肥的施用可減少稻米對(duì)Cd的富集。本試驗(yàn)中，單獨(dú)施用膨潤(rùn)土后，玉米莖葉和根中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低31.0%～40.0%和21.8%～27.5%，表明膨潤(rùn)土使得Cd由土壤向玉米地上部的富集能力及植株內(nèi)部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力減弱明顯。膨潤(rùn)土可通過吸附、配合、共沉淀作用顯著降低土壤有效態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且當(dāng)土壤pH較高時(shí)，重金屬可與黏土礦物發(fā)生共沉淀，去除效果更佳[10]。劉秀珍等[22]研究表明，膨潤(rùn)土對(duì)中輕度Cd污染土壤表現(xiàn)出鈍化作用，可降低烏塌菜植株體內(nèi)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。本研究中膨潤(rùn)土與褐煤適宜比配合施用，能有效降低玉米植株中Cd的富集，且比單獨(dú)施用膨潤(rùn)土或褐煤的效果更佳。

3)不同鈍化劑處理對(duì)土壤Cd形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響：相對(duì)土壤中重金屬總量，其賦存形態(tài)更能清楚地反映土壤重金屬污染狀況，從而評(píng)估重金屬的遷移能力和生物有效性[3-4]。土壤中各形態(tài)Cd的生物有效性排序?yàn)椋喝跛崛芙鈶B(tài)>可還原態(tài)>可氧化態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)[8,23]。本研究結(jié)果表明，不同的鈍化劑處理對(duì)土壤中Cd形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響存在差異(表1)。與對(duì)照相比，除單獨(dú)添加膨潤(rùn)土的S1處理外，其余處理均可顯著降低土壤中弱酸提取態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使Cd向著較為穩(wěn)定的形態(tài)轉(zhuǎn)化，有效降低了Cd在土壤中的有效性。這主要是由于：①腐植酸具有較大的陽離子交換量(CEC)，其表面吸附離子易與土壤溶液中重金屬離子發(fā)生離子交換，形成離子交換吸附；②腐植酸含有大量含氧功能團(tuán)，可與重金屬陽離子螯合，形成絡(luò)(螯)合吸附；③腐植酸與重金屬離子絡(luò)(螯)合后顯正電性，可與帶負(fù)電荷的土壤膠體表面產(chǎn)生靜電吸附，從而增強(qiáng)對(duì)重金屬的吸附能力[24]。膨潤(rùn)土可通過離子交換、表面絡(luò)合、層間水解沉淀、表面吸附等機(jī)制作用于重金屬離子[25-26]，促進(jìn)Cd由活性較高的形態(tài)向活性較低的形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低其生物有效性。前期研究也發(fā)現(xiàn)，投加0.5%～5%膨潤(rùn)土?xí)r，土壤中可交換態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少11.1%～42.5%[26]。膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，其蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)85%～90%。而蒙脫石是2∶1型鋁硅酸鹽礦物，比表面積大，有較強(qiáng)的吸附能力和強(qiáng)交換性，可以使重金屬得以鈍化[27]。Gupta等[28]和Brown等[29]研究表明，蒙脫石對(duì)重金屬的鈍化主要是通過吸附作用進(jìn)行。膨潤(rùn)土作為土壤重金屬鈍化修復(fù)材料可與其他修復(fù)材料復(fù)配處理，從而起到協(xié)同鈍化效果。研究表明，膨潤(rùn)土-雞糞復(fù)配處理下，土壤有效態(tài)和可交換態(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照分別降低37.0%和12.2%，殘?jiān)鼞B(tài)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加7.3%[30]。本研究中，將無機(jī)的膨潤(rùn)土與有機(jī)的褐煤以不同比例混合施用，蒙脫石巨大的比表面積和強(qiáng)交換性，以及褐煤中大量腐植酸對(duì)重金屬的吸附和絡(luò)合作用，使得兩者功能同時(shí)發(fā)揮。結(jié)果顯示，膨潤(rùn)土與褐煤混合處理對(duì)土壤中Cd的鈍化修復(fù)效果優(yōu)于二者單獨(dú)添加，使重金屬Cd向著較為穩(wěn)定的形態(tài)轉(zhuǎn)化，但對(duì)于膨潤(rùn)土與褐煤混合產(chǎn)生的促進(jìn)機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。