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1、改性沸石对土壤pH和有交换态镉的影响摘要：采用土壤培养实验，研究添加氯化钙、氯化铵改性沸石对镉污染土壤pH值和土壤交换态镉的影响。结果表明，氯化铵改性沸石降低了土壤pH值，随氯化铵改性沸石的增加降低的幅度变小。氯化钙改性沸石提高了土壤pH值，随着氯化钙改性沸石的用量增加而增大。两种改性沸石均降低了土壤交换态镉的含量，同一用量的氯化钙改性沸石降低土壤交换态镉含量的幅度大于氯化铵改性沸石。关键词：改性沸石；镉污染土壤；pH；交换态镉重金属污染的土壤会破坏土壤的基本理化性质，从而破坏生物学特性，使农产品质量逐渐下降，生态环境和食品安全受到严重的威胁。重金属在土壤中受土壤环境条件的影响较大，土壤的类型
2、、基本性质都能影响重金属的存在形态，镉能够溶在酸中，在碱性环境易形成难溶的形态。很多研究表明交换态镉容易被植物吸收。本试验向镉污染土壤中添加改性沸石采用室内培养的方法探讨不同时期下改性沸石对土壤pH及土壤交换态镉含量的影响，为原位钝化修复镉污染土壤改良剂的选择提供理论依据。1材料与方法1.1实验材料1.1.1供试土壤供试土壤为辽宁省沈阳市铁西区彰驿站镇的耕作层草甸土（0-20cm）。将采集的土样风干、磨细、过2mm筛，用于培养试验和分析。该土壤pH值5.03、全镉含量为0.45mgkg-1。1.1.2供试改性沸石天然沸石粉碎后，研磨过100目尼龙筛，去离子水洗涤5-6次，105左右烘干备用。称
3、取10份备好的天然沸石40g分别置于10个3L的烧杯中，其中5个缓缓加入2molL-1的NH4Cl溶液，另外5个缓缓加入2molL-1的CaCl2溶液，60水浴加热进行改性，并用玻璃棒不断搅拌让沸石与溶液充分接触，5h后抽滤上清液，用去离子水清洗多次，105烘干备用。烘干后的改性沸石研磨过100目尼龙筛用于试验。氯化铵改性沸石的基本性质如下：pH=7.53，CEC=171.80cmolkg-1，总比表面积590.23m2g-1。氯化钙改性沸石的基本性质如下：pH=7.05，CEC=164.20cmolkg-1，总比表面积575.50m2g-1。1.2培养试验称取镉污染土壤50g于塑料杯中，然后
4、将不同用量的氯化铵改性沸石（1%，3%，6%）（分别用AZ1，AZ2，AZ3表示）（%为改良剂与土重的百分比，以下均同）；不同用量的氯化钙改性沸石（1%，3%，6%）（分别用CaZ1，CaZ2，CaZ3表示）加入到塑料杯中，并充分的混匀，未加改良剂的为对照处理记为CK，每个处理重复三次。在恒温培养箱中培养50天，并分为5、15、30和50d四个时期培养，每个时期的处理均相同，在不同的培养时期将土取出，自然风干、磨细，测定土壤pH值及交换态镉的含量。1.3测定项目及方法土壤重金属形态分析采用Tessier连续提取，原子吸收分光光度计（AA240FS）测定。2结果与分析2.1土壤pH值的动态变化图
5、1为氯化铵改性沸石和氯化钙改性沸石处理的土壤pH值的动态变化。从图中可以看出，氯化铵改性沸石处理的土壤pH值呈逐渐下降的趋势。在培养15天之前，三种用量氯化铵改性沸石处理的土壤pH值都高于对照（CK），并且随着氯化铵改性沸石用量的增加土壤pH值增大；在15天之后，土壤pH值迅速下降，在培养50天时，AZ1、AZ2和AZ3处理的土壤pH值均低于对照，AZ1-AZ3处理的土壤pH值下降了0.32-0.03个单位。在培养前15天内，氯化铵改性沸石提高土壤的pH值，是因为氯化铵改性沸石的pH值较高，而本试验的土壤为酸性土壤pH值较低，所以在培养初期，氯化铵改性沸石能提高土壤的pH值。随着氯化铵改性沸石
6、添加到土壤中时间的延长，改性沸石孔隙中的NH4+与土壤中的阳离子发生阳离子交换反应而进入土壤。进入土壤中的NH4+与OH-发生反应生成NH3和H2O。土壤中的NH4+在硝化细菌的作用下被氧化成硝酸盐，反应式为：NH4+2O2=NO3-+2H+H2O，这种硝化的作用产生了大量的H+。所以随着培养时间的延长氯化铵改性沸石处理的土壤pH值降低，并且低于对照土壤的pH值。氯化钙改性沸石处理的土壤pH值均显著高于对照。随着培养时间的延长，土壤pH值呈先上升后下降的变化趋势，在15天时达到最大值，随后缓慢下降，在培养30天后逐渐趋于稳定。培养50天时CaZ1-CaZ3处理的土壤pH值比对照增加了0.08-
7、0.20个单位。氯化钙改性沸石的pH值高于供试土壤pH值，添加到土壤中改变了土壤酸碱度。氯化钙改性沸石是将天然沸石孔隙通道中的离子替换为Ca2+，在镉污染土壤中施入氯化钙改性沸石后，Ca2+离子与土壤溶液中H+和Al3+离子发生置换，降低了土壤中水解性酸、代换性酸的含量，这也是氯化钙改性沸石提高土壤pH值的原因。图1添加改性沸石后土壤pH值的动态变化2.2改性沸石对土壤中可交换态镉含量的影响表1为在不同培养时期下，氯化铵和氯化钙两种改性沸石，对土壤中交换态镉含量的影响。从表中可以看出，在不同的培养时期，同一用量的氯化铵改性沸石与对照相比均显著地降低了土壤交换态镉的含量，随着氯化铵改性沸石用量的
8、升高降低的幅度越大。在整个培养过程中，同一用量氯化铵改性沸石处理的土壤可交换镉的含量呈先下降后升高的趋势，在培养30天时达到最低，其中AZ3处理效果最好，土壤中可交换态镉的含量最低为52.15mgkg-1，与对照相比降低了30.82%（p0.05）。在不同培养时期，与对照相比，氯化钙改性沸石均显著降低了土壤中交换态镉的含量。CaZ1、CaZ2和CaZ3处理的土壤中可交换态镉的含量随着培养时间的延长呈下降的趋势，在培养50天时达到最低，土壤交换态镉含量分别为62.19mgkg-1、57.59mgkg-1和51.81mgkg-1。氯化铵改性沸石处理的土壤交换态镉含量在培养50天时略有降低，因为氯化
9、铵改性沸石中的NH4+进入土壤使土壤pH值显著下降，并显著低于对照土壤的pH值，从而使碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉又向可交换态镉转化。在整个培养过程中，氯化钙改性沸石显著地提高了土壤的pH值，而且在不同的培养时期下变化的幅度不同，氯化钙改性沸石中Ca2+浓度高于天然沸石，Ca2+可以与Cd2+产生竞争吸附，降低植物对Cd2+的吸收，减少Cd2+在植物体内的积累，降低对食物对人体健康的潜在危害。表1添加改性沸石后土壤中交换态镉的含量处理5d15d30d50d含量（mgkg-1）含量（mgkg-1）含量（mgkg-1）含量（mgkg-1）CK88.65h85.49i82.97h81.93hA
10、Z169.91c64.98e63.32e63.96eAZ265.45b60.73c58.43c59.03cAZ362.16a56.62a52.15a52.37aCaZ170.15c66.51f63.41e62.19dCaZ266.46b63.23d60.45d57.59bCaZ363.51a59.53b55.25b51.81a注：表内同一列字母相同表示处理间无显著性差异，字母不同表示有显著性差异（p0.05），Duncan检验。结语氯化铵改性沸石降低了土壤pH值，并且随氯化铵改性沸石的增加降低的幅度变小，在培养50天时，与对照相比，AZ1处理的土壤pH值下降了0.32个单位，AZ3处理的土壤pH值下降了0.03个单位。氯化钙改性沸石提高了土壤pH值，土壤pH值随着氯化钙改性沸石的用量增加而增大，在培养50天时，CaZ3处理的土壤pH值与对照相比提高了0.20个单位。在镉污染土壤中，添加氯化铵和氯化钙改性沸石后，在不同培养时期下土壤交换态镉的含量均显著低于CK，同一用量相同培养时间氯化钙改性沸石的效果优于氯化铵改性沸石的效果。
