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1、风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复研究①曾文號1,黄春燕1,李真1,廖洋1,2,马骏1,2*,赵仕林1,2*(1.四川师范大学化学与材料科学学院,成都610068;2.西南地区土地监测与评价教育部重点实验室,成都610066)摘要：风化煤钝化修复土壤主要是其活性官能团与重金属发生络合、鳌合等一系列反应，进而降低重金属在土壤中的可迁移性和生物有效性，达到修复土壤的目的。本文系统研究了风化煤对重金属Hg的吸附特性及其对Hg在土壤中径向迁移和生物可利用性的影响。结果显示：风化煤对酸碱有一定的缓冲作用，pH对Hg的平衡吸
2、附量影响不大，最大吸附量为8.19mg/g，该吸附为吸热反应。风化煤材料对Hg的吸附用Freundlich方程描述较好，为多分子层吸附，吸附动力可用拟二级速率方程描述。土柱实验中风化煤用量为1g、2g、4g、8g时，淋溶液中Hg含量分别下降391.04mg/g、495.52mg/g、658.21mg/g、832.84mg/g，风化煤的使用可以降低Hg从土壤向溶液的迁移。盆栽试验进一步验证风化煤对土壤中Hg迁移的阻控作用，其中处理1收获的30天和70天的白菜叶中Hg含量较对照下降了400.00mg/g和187.50
3、mg/g；处理2收获的30天和70天的白菜叶中Hg含量下降了369.05mg/g和288.19mg/g。风化煤作为一种廉价高效的环境友好型钝化剂，实现了对土壤中Hg的吸附，将其钝化在土壤中，减缓了其生物可利用性，不产生二次污染，为土壤中重金属污染的治理提供思路。关键词：风化煤；重金属Hg；吸附特性；生物可利用性；钝化中图分类号：X53①基金项目：国家自然科学基金（51641209，41641010），四川省科技厅支撑计划(2016NZ0053)，成都市科技惠民项目(2014-HM01-00205-SF，2014-
4、HM01-00204-SF)。作者简介：曾文號(1992-)，男，四川乐山人，硕士研究生，主要研究方向：环境污染与控制，E-mail：780539587@qq.com。*通讯作者，E-mail：1044208419@qq.com;zhaoslin@aliyun.com汞是唯一在常温下呈液态的金属，由于其具有强毒性、持久性和生物富集性，联合国环境规划署将其列为全球性环境污染物[1,2]。农田土壤汞污染主要来源于大气沉降和人类活动，特别是企业排放和农田长期污灌、污泥农用和含汞农药施用。资料显示：北京东郊灌区某土壤中H
5、g含量范围为0.076~4.550mg/kg[3]；贵州万山汞矿区土壤Hg含量范围为1.1~790mg/kg[4]；山东莱州市的焦家金矿周边土壤中汞的含量高达105mg/kg；桂林市某地土壤中汞的均值也在200mg/kg[5]，这些都远高于国家土壤环境质量标准（GB15618-1995）二级标准值0.3mg/kg。土壤中汞对植物毒害作用主要是破坏植物根功能，进而抑制植物根生长及阻碍根对养分的吸收，导致植物生长迟缓，植株矮小，产量下降[6,7]。而进入植物体的汞通过食物链传递和累积，最终进入人体，损害人体健康，如“
6、水俣病”事件、“痛痛病”事件[8,9]。针对土壤汞污染危害，国内外污染修复方法主要有物理修复、化学修复和生物修复[10]。物理修复如水洗涤、固定或热解析，其工程量大、能耗高、投资大，适用于小范围、高浓度汞污染的治理；生物修复如微生物修复或植物修复，则对地力条件要求高、对污染浓度敏感，且修复周期长，需要找到或培育专一的微生物或植物；而化学修复具有专一性、修复快速、投入低、操作简单等优点[11]，备受研究者的青睐。化学修复主要包括化学药剂淋洗和施加土壤钝化剂，其中化学药剂淋洗对土壤结构和理化性质破坏严重，易产生二次污
7、染；而大量研究表明，施加土壤钝化剂是一种行之有效的土壤重金属污染修复方法。土壤钝化剂包括无机和有机钝化剂[12]。无机钝化剂，如石灰[13,14]、磷肥[13,15-19]和黏土矿物[20,21]等材料可以对土壤重金属污染实现原位钝化修复，但长期施用易在土壤中积累而改变土壤物理化学性质。而有机钝化剂表面带有大量活性基团可与重金属离子稳定络合，能较长时间固定土壤重金属，且降解后可提供植物养分，增强土壤可耕作性，受到了研究者的广泛关注。风化煤属于腐殖酸类物质，含有大量活性基团，如羧基、酚羟基、醌基、醇羟基等，与重金属
8、有较强结合能力[22]，且降解后能改善土壤理化性质，能为农作物提供有机营养物质。余贵芬[23]等发现腐殖酸能有效吸附重金属Hg。同时，风化煤广泛存在于土壤环境中，便宜易得。因此，本文将风化煤作为廉价高效的环境友好型钝化剂。目前利用风化煤对土壤重金属污染钝化修复的系统研究鲜有报道，本文通过吸附实验、土柱淋溶、盆栽实验研究其对汞吸附特性及其对土壤汞阻控、迁移转化的影响，为土壤
