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土壤Cd、Pb污染日益加剧,对粮食安全和人体健康构成直接威胁,因此发展安全、高效、经济的土壤修复技术至关重要。近年来,黏土矿物因其成本低和对重金属治理效果好受到了相当大的关注。凹凸棒土(ATP)是自然界中存在的具有纤维形态的结晶水合硅酸铝镁矿物,由于其具有较大的表面积和表面上存在大量的硅烷醇基等理化特性,将其作为吸附剂去除水体和土壤中污染物已成为当前的研究热点。但是天然ATP的纯度低,吸附能力非常有限,需要采用改性的方法增加其对重金属的吸附能力和选择性。将无机物结合到ATP中是提高吸附性能的一种方法。氧化镁(MgO)是一种具有较小环境影响和较低溶解性的天然物质,在污染控制和修复重金属污染土壤方面有很好的应用前景。但是在实际应用中,MgO颗粒由于尺寸效应和高表面能导致发生团聚,限制了其功能应用,MgO改性ATP的方法既可以增加MgO的稳定性,也可以增强ATP的吸附能力。本文通过对ATP进行纯化得到A-ATP,再经过高温煅烧得到高温改性T-ATP,或利用反应釜高温水热法制备MgO修饰的MgO-ATP;通过一系列物化表征手段明确了改性ATP理化性质和表面结构,进行批量吸附实验考察材料对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附特性,探讨MgO-ATP对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的的吸附机理。在此基础上,将改性ATP分别施加到模拟Cd、Pb污染土壤和实际Cd、Pb污染农田土壤,分析改性ATP对Cd、Pb有效态、土壤p H值、CEC和有机质含量的影响,探索修复前后土壤氮磷钾含量和Cd、Pb在土壤中赋存形态的变化,探讨改性ATP对Cd、Pb污染土壤的修复效应,主要结论如下:(1)通过表征分析确认了MgO成功负载于ATP表面,高温以及负载改性保留了ATP的主体内部结构,ATP的晶体结构和特征基团没有明显改变。(2)反应温度为298 K时,A-ATP、T-ATP和MgO-ATP对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型,反应温度高于298 K时,T-ATP和MgO-ATP对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附均遵循Langmuir模型,A-ATP对Cd(Ⅱ)的吸附遵循Freundlich模型,对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型;伪二阶动力学方程更好的反映A-ATP、T-ATP和MgO-ATP对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的动力学吸附规律;A-ATP和T-ATP对Pb(Ⅱ)的吸附和A-ATP、T-ATP和MgO-ATP对Cd(Ⅱ)的吸附过程都是自发吸热反应,唯有MgO-ATP对Pb(Ⅱ)的吸附是自发放热反应;A-ATP、T-ATP和MgO-ATP对Pb(Ⅱ)优先选择吸附,Pb(Ⅱ)会抑制Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附;MgO-ATP对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附机理涉及了化学沉淀作用、络合作用、离子交换和物理吸附作用。(3)将A-ATP、T-ATP和MgO-ATP分别按1%、3%和5%(质量比)施加到模拟Cd、Pb污染土壤,培养56 d,结果表明:模拟土壤p H值和CEC值随着改性ATP投加量的增加和培养时间的延长而增加。A-ATP、T-ATP和MgO-ATP对土壤Cd、Pb均有一定钝化效果,稳定效率随投加量的增加而提高,对土壤Cd、Pb钝化效果MgO-ATP>T-ATP>A-ATP。MgO-ATP与A-ATP和T-ATP存在不同的Cd、Pb钝化机制,MgO-ATP能与土壤中Cd、Pb形成稳定络合物,且不容易随着时间的延长而析出,负载的MgO是MgO-ATP钝化土壤重金属的限速步骤。Cd、Pb形态分析结果显示改性ATP降低了Cd、Pb的生物利用风险,MgO-ATP作用效果最明显,培养56 d后,5%MgO-ATP的加入使土壤酸可提取态Cd和Pb分别降低12.81%和5.80%。(4)将A-ATP、T-ATP和MgO-ATP分别按1%和3%(质量比)加入到实际Cd、Pb污染农田土壤,培养28 d,3%A-ATP、3%T-ATP和3% MgO-ATP对Cd稳定效率分别是16.8%、24.4%和29.5%,对Pb稳定效率分别是27.7%、37.8%和43.3%。改性ATP对实际农田污染土壤有机质、铵态氮、速效钾和有效磷养分的保留性好。根据对Cd、Pb的钝化效果、土壤pH和土壤养分分析,建议推选低成本高效益的MgO-ATP作为农田钝化修复材料。来源广泛的天然黏土矿物ATP,不会给土壤带来二次污染和造成土壤养分流失,不会造成土壤偏碱,有助于修复重金属污染农田土壤。