在“蓝天、碧水、净土三大保卫战”中，净土保卫战被称为一场“看不见硝烟的战争”。因为与大气污染和水污染相比，土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性等特点，必须通过仪器设备采样检测才能确定，而且土壤污染一般要经过10年或者20年之后才能显现出来。
　　相关专家测算，“十三五”期间，中国土壤修复潜在市场将超10万亿，远超过《大气污染防治行动计划》的1.7万亿和《水污染防治行动计划》的4.6万亿。
 

　　土壤修复是一项世界性课题，而在众多的修复材料中，高岭土、膨润土、凹凸棒土、海泡石、硅藻土、沸石等粘土矿物经过加工（提纯、表面处理和复合）后，具有选择性吸附有害及各种有机和无机污染物的功能，且原料易得，本身不产生二次污染，有望在土壤修复领域大展身手。
 
1、粘土矿物在土壤修复中的应用特性
 
　　研究表明：粘土矿物具有超强的自净能力，人们一直致力于研究一种可以通过自然净化过程来达到治理重金属的污染，而粘土矿物的自身净化能力为人们的研究提供了更广阔的思路，所以粘土矿物修复被誉为继化学修复、物理修复和生物修复方法之后的第四类污染治理方法。
　　粘土矿物修复是指向重金属污染的土壤中添加天然矿物（海泡石、高岭土、膨润土等粘土矿物）或改性粘土矿物，利用粘土矿物物理化学作用来改变土壤中重金属在的赋存形态，降低重金属的有效浓度和重金属的有效性，以此降低其毒性，从而达到保护地表水、地下水和动植物的目的。
　　常用的粘土矿物有：沸石、高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、伊利石、蛭石和海泡石等，且经改性后的粘土矿物具有更大的比表面积，其吸附能力和离子交换能力都得到很大的提高。
 
2、粘土矿物在土壤修复中的作用机理及影响因素
 
　　粘土矿物主要通过离子交换、共沉淀和配合反应对土壤重金属污染进行修复。
　　离子交换是由于粘土矿物带一定量的净负电荷，根据化合物的电中性原理，必然会有被吸附在粘土矿物域表面或层问的阴离子与等量的阳离子发生交换，以求达到电中性。离子交换吸附经常发生在粘土矿物材料的表面上、层间域和孔道内。
　　共沉淀是指粘土矿物通过自身溶解作用所产生的阴离子与重金属阳离子形生沉淀而降低土壤中重金属的赋存形态，降低重金属的毒性和可移动性，达到修复重金属污染土壤的目的。
　　配合反应是对重金属离子在粘土矿物颗粒表面吸附作用有另外一种机理解释。
　　粘土矿物对土壤中重金属的吸附固定性能有很多的影响因素，具体概括起来可以分为以下4个主要影响因素：
　　（1）粘土矿物重金属的吸附固定性能与重金属种类、形态和浓度有关，如前所述，在同样环境条件下，粘土矿物对重金属离子具有选择性，以高岭土为例，高岭土对重金属离子的吸附顺序是Pb2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Cd2+。
　　（2）粘土矿物重会属的吸附固定性能与重金属氧化物、介质离子强度和有机物质等因素。具体来的讲重会属的吸附性与粘土矿物的电化学性质有具体的关系。有研究表明，在高岭石、蒙脱石和伊利石三种粘土矿物表面覆盖有机质、Al氧化物和Fe氧化物等电化学性质，结果表明，由于三氧化物的表面覆盖正电荷了，但是过多的表面不利于粘土矿物对重金属的吸附，相反降低了粘土矿物对重金属的吸附；恰恰相反，对于表面有机质覆盖的粘土矿物来说，因为有机质中含有的电荷呈电负性，粘土矿物所带的负电荷有所增加，正电荷相对降低了，而带负电倚粘土矿物可以与重会属阳离子发生离子交换，所以覆盖了有机质的粘土矿物更有利于对重会属的吸附。
　　（3）粘土矿物重会属的吸附固定性能与粘土矿物本身基本结构和类型有关，比如，以蒙脱石和伊利石为例，2:1型蒙脱石与伊利石的粘土矿物对Zn的固定能力比以1:1型蒙脱石与高岭石强。
　　（4）粘土矿物重金属的吸附固定性能还与环境的pH值有关。很多研究结果证明：就一般规律来讲，随着pH值的升高，粘土矿物材料与重金属的吸附作用逐渐增强。例如，被粘土矿物吸附对Mn离子能力而言，并且随pH值的升高，Mn离子吸附量逐渐增加。
 
3、粘土矿物在土壤修复中的发展前景及趋势
 
　　土壤重金属污染的迫切性和重要性，以及国家环保、建材等相关政策的支持，这将是非金属矿功能材料大力发展的契机。采用高岭土、膨润土、海泡石和凹凸棒粘土等非金属矿来对土壤中的重金属进行选择性吸附，在修复土地的同时实现“抑害扬益”，这是非金属矿资源综合利用的又一研究和发展方向。
　　我国是一个粘土资源较丰富的国家，因此无论是从资源的角度还是从经济的角度来讲，一方面讲它可以为治理土壤重金属污染提供丰富的粘土矿物材料，另一方面讲它还给人们带来巨大的商业利益。
　　鉴于我国土壤重金属污染的形势越来越严重而且污染的规模也越来越来越大，由于在我国丰富的粘土矿物而且价格廉价，所以粘土矿物修复可视为最有效和最可行的方法之一，而且具有相当好的发展潜力和良好的应用前景。
　　尽管粘土矿物具有良好的前景，但在仍然存在一些的问题亟待解决。例如粘土矿物的使用对土壤中钾、铵等具有营养作用的离子的影响；在已经被应用于治理重金属污染土壤的的粘土矿物，将其与土壤分离不是很容易，所以当土壤环境发生变化时，重金属离子会再次产生二次污染。因此，今后的研究热点主要集中在以下几个方面：
　　（1）由于肥料养分的控释被粘土矿物材料控制，我们应该把粘土矿物修复材料与肥料相互配合施用，扬长避短，发挥各自的作用。
　　（2）多种粘土矿物按照比例混合施用既能避免单一粘土矿物治理污染土壤的不足，还能与磷酸盐和其他类型的钝化剂配合施用具有着广阔的发展前景，而且也被很多人的研究证实了具有很有的钝化效果。
　　（3）尽管现在人们广泛研究重金属的钝化机理，但是至今依然没有科学的解释重金属的钝化机理，在以后的研究过程中，我们依然要加大对机理的研究，争取达到分子水平。
　　（4）改性的粘土矿物具有更大的比表面积和重金属吸附能力，所以我们在以后的研究中应该加大对粘土矿物的改性研究。
 
来源：生态资本论；环境修复论坛；粘土矿物对重金属污染土壤钝化修复效应研究，作者：王长伟
编辑整理：粉体技术网
 

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