氢氧化钠改性坡缕石对Cd污染土壤的钝化修复效果

任珺 ，潘佳璇 ，陶玲 ，仝云龙 ，王若安 ，孙新妮

1.甘肃省黄河水环境重点实验室，兰州交通大学，甘肃 兰州 730070；2.兰州交通大学环境与市政工程学院/环境生态研究所，甘肃 兰州 730070；3.甘肃瀚兴环保科技有限公司，甘肃 兰州 730070

土壤作为金属最主要的储存地，是阻止重金属进入食物链的屏障，是保证动植物与人体健康的基础。然而，由于中国经济与工业技术的快速发展，矿山开采、矿区冶炼过程中企业排放的“三废”，以及长期的污水灌溉等导致土壤重金属污染问题不断加重（Shi et al.，2019）。全球约2.35×1012m2的农田土壤被重金属元素污染（Gonzalo et al.，2012），中国超过11个省以及25个区的土壤都存在着重金属的富集，其中 Cd是污染系数最高的元素（Tang et al.，2016）。Cd作为不可降解的污染物，每年造成中国粮食污染1.2×107t，直接经济损失超过200亿元（马铁铮等，2013）；同时，Cd对动植物和人体毒性作用很强，尤其对人体的胎盘（Geng et al.，2019）、肝脏和肾脏（邓新等，2010）以及骨骼（Hajeb et al.，2014）的危害巨大。中国人均耕地面积远低于世界平均水平（纪艺凝等，2019），修复重金属污染土壤，提高土壤环境质量的需求迫在眉睫。因此，费用低、效率高、操作简单且能有效降低重金属生物有效态含量的原位化学钝化技术成为国内外重金属污染土壤修复的热点方法（Sharma et al.，2018；张静静等，2019）。原位化学钝化技术主要通过钝化剂的有机络合、离子吸附、（共）沉淀和氧化还原作用来降低土壤中重金属的生物有效性（Chen et al.，2015；Choppala et al.，2016；冉洪珍等，2019）。因此，钝化剂的选择尤为关键。该领域常用的钝化剂包括黏土矿物、磷酸盐化合物、石灰性材料、金属氧化物以及有机物料等（Muhammad et al.，2017；Zhang et al.，2019；郝金才等，2019；李琳佳等，2019；弓建泽等，2021）。

坡缕石（Palygorskite）是一种2꞉1型链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，其理论化学式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。因为类质同象替代作用，坡缕石的化学成分除了Si、Mg、Al外，还含有一定量的Ca、K、Fe等元素。作为一种资源丰富，价格低廉的无机黏土矿物，坡缕石又因其特殊的链层状晶体结构和纤维状形貌，具有发达的孔道结构、较大的比表面积以及良好的吸附、催化和离子交换性（Li et al.，2019），殷飞等（2015）发现添加20%的坡缕石降低土壤中可提取态Pb、Cd、Cu、As的比例最高达到35%—54%。中国坡缕石资源虽然储量丰富，但矿石总体品味偏低（刘玉琳等，2001），多为内陆咸水湖相沉积地质成因，坡缕石单晶通过一维弱范德华力及氢键相互作用形成束状集合体（晶束），晶束与晶束之间以及晶束与伴生的蒙脱土、白云石、石英等杂质之间互相交织形成致密的聚集体，影响了坡缕石晶体的发育，并最终影响坡缕石的棒晶结构和理化性能（Zhang et al.，2015），因此需要对坡缕石进行改性，提升其实际应用价值。酸活化和热处理是坡缕石的主要改性方法。李龙凤（2008）研究发现经5%（质量分数）的HCl酸活化和在 400 ℃下热活化的凹凸棒对 Cu2+的吸附容量分别达到 35 mg·g−1和 37 mg·g−1。还有对坡缕石进行热改性、酸改性和壳聚糖负载改性，实验结果表明改性坡缕石能有效提高土壤对 Cd2+的吸附容量，促进酸溶态Cd向残渣态Cd转化（章绍康等，2019）。经酸活化后，坡缕石纤维表面性质、隧道孔表面性质及结构都会发生变化，使得比表面积增加，从而提高吸附、催化活性，因此国内外学者多集中于研究酸对坡缕石侵蚀作用的机理以及坡缕石经酸处理和热处理后产物和结构的变化。有研究使用NaOH改性坡缕石，改性后的坡缕石对亚甲基蓝的吸附效果优于未改性的坡缕石（Wang et al.，2015）。王金明等（2006）的研究发现碱活化后的坡缕石对放射性核素Sr、Cs的吸附能力明显增加。现有的研究结果显示坡缕石的碱处理研究既具有科学意义，还具有应用价值。而NaOH改性坡缕石对土壤中重金属的钝化效果研究较少，其研究程度还远远低于坡缕石的酸处理和热处理。

综合研究成果可知，坡缕石的科学合理应用就是要充分利用其自然晶形下的独特理化性能，因此开发低损伤的高效坡缕石晶束解离技术研究具有重要的科学及现实意义。NaOH价格低廉，且能与硅酸盐矿物坡缕石发生反应，进一步改变其性质。因此，本研究使用NaOH对坡缕石进行改性，以Cd的生物有效性为指标，研究NaOH改性坡缕石对Cd污染土壤的钝化效果以及对玉米植株生长性状和玉米植株Cd富集的影响，以期筛选出效果较好的钝化剂处理，为Cd污染土壤修复和后续研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

未受污染的土壤采自甘肃省兰州市安宁区兰州交通大学校园表层土（0—20 cm），土壤质地为壤土。土壤经除杂、破碎、自然风干的预处理后，进行重金属Cd污染土壤的制备。将水合氯化镉以水溶液的形式添加至未受污染的校园土中，充分搅拌、混匀，保持70%含水率，在自然条件下平衡一个月后备用。模拟污染土壤的理化性质为 pH值7.29，为弱碱性土壤，电导率（EC）329 µS·cm−1，阳离子交换量（CEC）30.11 cmol·kg−1，有机质（OM）1.60%，速效氮、磷、钾含量分别为22.75、20.96、18.25 mg·kg−1，土壤总 Cd 含量为 15.5 mg·kg−1。模拟的Cd污染土壤在自然条件下老化1个月后备用。

坡缕石由甘肃瀚兴环保科技有限公司提供，采自甘肃省临泽县板桥镇。主要成分为坡缕石29.7%、石英 21.8%、白云石 6.3%、蒙脱石 5.3%、海泡石4.9%、云母4.2%、方解石3.2%（任珺等，2013）。本实验以坡缕石为原材料，先进行破碎，然后水洗纯化，再用4%的盐酸进行酸洗活化的预处理，反应24 h后水洗至中性，烘干并研磨。将NaOH与坡缕石按照 1꞉2、1꞉4、1꞉6、1꞉8、1꞉10 的质量比，在固液比为1꞉10的条件下，采用浸渍法加热搅拌2 h，反应温度保持在70 ℃。搅拌完成后超声30 min，然后用去离子水洗涤至材料上清液pH值为8左右，在烘箱中于105 ℃下烘干，研磨过200目筛（0.074 mm），密封备用。未经NaOH改性的坡缕石记为NP01。对应不同的质量比，将改性材料分别记作NP12、NP14、NP16、NP18、NP110。

1.2 实验方法

分别称取1.2 kg老化一个月后的Cd污染土壤于塑料盆中（直径2 dm），将6种钝化材料按照4%的添加量分别加入土壤当中，以未添加钝化材料的Cd污染土壤为对照（CK），共7种处理，分别为（1）不添加任何钝化剂（CK）；（2）只添加坡缕石（NP01）；（3）添加 NaOH+坡缕石（1꞉2，NP12，以质量之比计，下同。）；（4）添加NaOH+坡缕石（1꞉4，NP14）；（4）添加 NaOH+坡缕石（1꞉6，NP16）；（6）添加NaOH+坡缕石（1꞉8，NP18）；（7）添加NaOH+坡缕石（1꞉10，NP110）。充分混合搅拌后，加入去离子水保持土壤含水率为田间持水量的70%，自然条件下钝化30 d，然后测定土壤中Cd的生物有效态含量，每种处理重复3次。

钝化30 d后，于室温下将玉米种子（Zea maysL.）均匀地播种在塑料盆中，每盆播种8粒种子，深度为2 cm左右，保持土壤湿润。种子出苗10 d后进行间苗，每盆保留3株长势良好的幼苗，继续生长30 d后收集玉米。分别测定玉米植株的茎长与根长、茎与根的鲜质量与干质量、玉米植株茎与根中的Cd富集量。

1.3 指标测定

土壤中总Cd采用HCl-HNO3-HF-HClO4四酸消解法进行消解，使用火焰原子吸收分光光度计（TAS-990）测定。植物收集后，在烘箱内于105 ℃下杀青30 min，然后在70 ℃下烘至恒定质量，采用HNO3-HClO4混合酸（体积比4꞉1）的方法进行消解，使用TAS-990测定植物各部位重金属Cd的含量。

土壤中Cd的生物有效态含量采用DTPA浸提法（《GB/T 23739—2009》）测定；重金属毒性特征浸出量采用美国环保署推荐的固体废弃物毒性特征浸出法（TCLP）（Chang et al.，2001），该方法用于模拟最恶劣情况下重金属的浸出性，是现在通用的生态环境风险评价方法。

1.4 钝化效果评估方法

Cd的钝化效率（Stabilization efficiency，Es）按公式（1）计算（Huang et al.，2019）：

其中：

ws——对照组土壤中Cd的生物有效态含量；

wbs——钝化后土壤中Cd的生物有效态含量。

Cd的生态风险指数（Ecological risk index，Ier）可按公式（2）计算：

wb——土壤中 Cd的生物有效态含量。生态风险指数通常被用来评估土壤、污泥、生物炭和其他材料中重金属的生态风险，已广泛应用于环境科学领域的重金属毒性评价。生态风险指数通过生物有效态含量中Cd的百分比来评估重金属的可用性。Ier的5种分类分别为：Ier低于1%，无风险；Ier在1%—10%范围内，低风险；Ier在10%—30%范围内，中风险；Ier在30%—50%范围内，高风险；Ier大于50%，极高风险。

利用生物富集系数（Bioconcentration Factor，Fbc）和转运系数（Transfer Factor，Ft）评价重金属从土壤向植物转移的特性。如式（3）和（4），生物富集系数定义为植物茎或根中重金属含量与土壤中重金属含量之比，转运系数定义为植物茎中重金属含量与根中重金属含量之比。

式中：

wroot——根中重金属质量分数；

wshoot——茎中重金属质量分数；

wsoil——土壤中重金属质量分数。转运系数（Ft）按式（5）计算。

1.5 数据处理

本研究所得数据均为 3次重复实验的平均值。采用Microsoft Excel 2016对数据进行收集整理，并用SPSS 23.0进行方差分析、相关性分析和差异显著性分析（P<0.05），利用Origin 2019b进行绘图。

2 结果与讨论

2.1 土壤重金属污染修复效果评价

2.1.1 土壤中Cd的生物有效态含量

DTPA法是模拟植物根系等对重金属的络合作用，该方法提取出的有效态重金属含量与植物的利用有较好的相关性（吕本儒等，2017）。与CK相比，添加 NaOH改性坡缕石钝化土壤后，土壤中DTPA-Cd含量均显著降低（F=19.439，P<0.001），其他组较 CK组分别下降了 22.36%、16.91%、12.38%、10.47%、6.00%，随着改性材料中NaOH比例的增高，Cd的钝化效果越显著，即添加NP12材料处理后土壤 DTPA-Cd 含量最低，为 6.84 mg·kg−1。与CK相比，添加NP01钝化土壤后无显著性差异，DTPA-Cd 含量由 8.82 mg·kg−1降低至 8.36 mg·kg−1，下降了5.18%。（图1）。

TCLP毒性特征浸出法用于模拟最恶劣情况下重金属的浸出性，也是评价土壤修复效果优劣的重要指标。与CK相比，除NP110外，添加NaOH改性坡缕石钝化土壤后可显著降低土壤中 TCLPCd含量（F=14.950，P<0.001），其他组较CK组分别下降了26.60%、23.46%、12.61%、18.32%、7.56%，且随着改性材料中NaOH的比例的增加，Cd的钝化效果越显著，添加 NP12材料钝化土壤后 TCLP-Cd含量最低，为 4.05 mg·kg−1。与 CK相比，添加 NP01和 NP110改性材料后无显著性差异，TCLP-Cd含量由 5.53 mg·kg−1分别降至 5.26 mg·kg−1和 5.11 mg·kg−1。添加 NaOH 改性坡缕石钝化土壤的效果明显优于不添加和添加未改性材料的土壤（图1）。

图1 NaOH改性坡缕石钝化土壤中Cd的生物有效态含量Figure 1 The stabilized with palygorskite modified by NaOH

2.1.2 NaOH改性坡缕石的钝化效率及生态风险指数评价

添加 NaOH改性坡缕石钝化土壤后，土壤DTPA-Cd的钝化效率均高于NP01处理组，且随着改性材料中NaOH的比例的增加钝化效率越高，钝化效果越好，其中，添加NP12材料钝化土壤后，土壤中 DTPA-Cd的钝化效率升高最多，达到22.37%；添加NP01材料钝化土壤后，土壤DTPACd的钝化效率为5.18%。与CK相比，添加NP01材料钝化土壤后，土壤 TCLP-Cd的钝化效率为4.77%。而添加NaOH改性坡缕石钝化土壤后，土壤TCLP-Cd的钝化效率均高于NP01处理组。随着改性材料中NaOH的比例的增加钝化效率越高，其中，添加NP12材料钝化土壤后，土壤TCLP-Cd的钝化效率升高最多，为26.60%；其次分别为NP14，21.41%；NP18，18.32%；NP16，12.61%；NP110，7.56%。

CK组中土壤DTPA-Cd的ERI值为56.91%，属于极高风险范围。与CK相比，添加NP01材料后，土壤DTPA-Cd的ERI值略有降低，降至53.96%；而添加NaOH改性坡缕石后，土壤DTPA-Cd的ERI值均有不同程度的降低，且随着改性材料中NaOH的比例的增加ERI值越低，均低于添加NP01材料后土壤的DTPA-Cd的ERI值。其中，添加NP12材料钝化土壤后，土壤DTPA-Cd的ERI值最多可降至 44.18%。CK组中土壤 TCLP-Cd的 ERI值为35.66%，属于高风险范围。与CK相比，添加NP01材料后，土壤 TCLP-Cd的 ERI值略有降低，为33.96%；添加 NaOH改性坡缕石均能降低土壤TCLP-Cd的ERI值，且随着改性材料中NaOH的比例的增加ERI值越低，均低于添加NP01材料后土壤TCLP-Cd的ERI值。其中，添加NP12材料钝化土壤后，土壤TCLP-Cd的ERI值降至最低，为26.18%（表1）。

表1 NaOH改性坡缕石对土壤中Cd的钝化效率（Es）和生态风险指数（Ier）Table 1 The stabilization efficiency and ecological risk index of Cd in soil stabilized with palygorskite modified by NaOH

2.2 NaOH改性坡缕石对玉米植株生长性状的影响

2.2.1 NaOH改性坡缕石对玉米茎长和根长的影响

与CK相比，添加钝化材料后，玉米植株的茎长和根长均显著增加，且趋势相同（F=149.932，P<0.001；F=1305.661，P<0.001）。添加 NP01材料钝化土壤后，茎长由20.53 cm增加至24.82 cm，根长由10.52 cm增加至12.30 cm；添加NaOH改性坡缕石后，茎长最多可增加至35.20 cm（NP12），增幅为71.45%，根长最多可增加至17.38 cm，增幅为65.21%；添加其他4种改性材料钝化土壤后，茎长分别增加至 33.61 cm（NP14）、32.79 cm（NP16）、33.05 cm（NP18）、29.13 cm（NP110），根长分别增加至16.41 cm（NP14）、14.94 cm（NP16）、15.49 cm（NP18）、13.78 cm（NP110）。除NP16与 NP18处理组差异不显著外，其他处理组间差异显著。随着改性材料中NaOH的比例的增加玉米茎长和根长均显著增加，表明添加NaOH改性坡缕石可以缓解Cd对玉米植株的茎长和根长的抑制作用（图2）。

图2 NaOH改性坡缕石钝化土壤中玉米植株的茎长和根长的影响Figure 2 The stem lenght and root length of corn planted in soils stabilized with palygorskite modified by NaOH

2.2.2 NaOH改性坡缕石对玉米生物量的影响

添加NaOH改性坡缕石后，玉米茎、根的鲜质量和干质量均显著增加。玉米茎部鲜质量随改性材料中NaOH比例的增加而增加。其中，NP12处理组的茎鲜质量增加最多，增加了22.06%；其他处理组茎鲜质量分别增加了20.56%（NP14）、14.58%（NP16）、12.71%（NP18）、8.22%（NP110）、4.86%（NP01）（F=17.309，P<0.001）。除NP01处理组外，用钝化剂处理后的玉米茎部鲜质量均显著高于CK处理组；NP12处理组根鲜质量增加最多，由1.89 g增加至2.73 g，增加了44.44%；其他处理组根鲜质量分别增加了36.51%（NP14）、23.28%（NP16）、33.86%（NP18）、16.40%（NP110）、11.64%（NP01）（F=90.701，P<0.001）。用钝化剂处理后的玉米根部鲜质量均显著高于 CK处理组。这与NaOH改性坡缕石降低土壤中生物有效态Cd的趋势相同。（图3a）。

图3 NaOH改性坡缕石钝化土壤中种植玉米的茎和根的鲜质量和干质量Figure 3 The fresh and dry weight of stem and root of corn planted in soils stabilized with palygorskite modified by NaOH

玉米植株生长40 d后，玉米干质量的变化与鲜质量的变化趋势相同（图3b）。玉米茎部干质量随改性材料中NaOH比例的增加而增加，NP12处理组茎干质量由CK的0.53 g增加至0.71 g，增幅为33.96%。与CK相比，各处理下玉米茎干质量均显著增加（F=23.084，P<0.001）。NP12处理组的玉米根部干质量由CK的0.22 g增加至0.33 g，为最大值，增幅为50%，钝化处理后的根部玉米干质量均显著高于CK处理组（F=18.000，P<0.001）。

2.3 NaOH改性坡缕石对玉米植株中Cd富集与转运的影响

2.3.1 NaOH改性坡缕石对玉米植株中Cd富集量的影响

Cd在大多数植物中的积累分布顺序为根>茎>叶，因此控制重金属Cd由根向茎的迁移是尤为重要。与CK相比，添加钝化材料能显著降低玉米植株茎和根中 Cd的富集量（F=22.985，P<0.001；F=91.639，P<0.001）。茎部Cd的富集量最低为NP12处理组，较CK组降低了32.01%，茎中Cd含量可由 CK 的 6.06 mg·kg−1降低至 4.12 mg·kg−1，Cd 含量显著低于其他处理组。对于根部Cd的富集量最低的是NP12处理组，根中Cd含量可由8.87 mg·kg−1降低至7.48 mg·kg−1，较CK组降低了15.67%，Cd含量显著低于其他处理组。钝化处理后均可降低玉米植株对Cd的转运吸收（图4）。

图4 NaOH改性坡缕石钝化土壤中种植玉米的Cd富集量Figure 4 Cd accumulation of corn planted in soils stabilized with palygorskite modified by NaOH

2.3.2 NaOH改性坡缕石对玉米植株中Cd生物富集系数和转运系数的影响

CK中Cd的富集系数与转运系数均为最高，茎与根中Cd的富集系数以及转移系数分别为0.391、0.572和0.683。与CK相比，添加钝化材料后可显著降低Cd的茎富集系数。其中，添加NP12改性材料后Cd的茎富集系数最多可降至0.260，显著低于其他处理组。与CK相比，添加钝化材料后可显著降低Cd的根富集系数。其中，添加NP12改性材料后Cd的根富集系数最多可降至0.483，显著低于其他处理组；加入钝化剂后，各处理组的茎富集系数均小于其对应的根富集系数，说明对玉米植株对Cd的富集主要集中在根部。生物富集系数越小，玉米植株生长受到Cd胁迫的影响就越小。与CK相比，除NP01处理组外，添加其他改性材料后Cd的转移系数均显著降低，其中添加NP12改性材料后转运系数最多可降至0.538，除NP14处理组，显著低于其他处理组（表2）。

表2 NaOH改性坡缕石钝化土壤中种植玉米的Cd生物富集系数（Fbc）和转运系数（Ft）Table 2 The bioconcentration factor and transfer factor of Cd for corn planted in soils stabilized with palygorskite modified by NaOH

2.4 相关性分析

玉米植株的茎生物量、根生物量与Cd的生物有效态均呈极显著负相关；茎中Cd富集量、根中Cd富集量与生物有效态Cd均呈极显著正相关，这与前文相对应。玉米植株体内的富集系数、转运系数与生物有效态Cd均呈极显著正相关，其中与DTPA-Cd的相关性高于与TCLP-Cd的相关性（表3）。

表3 NaOH改性坡缕石钝化土壤中Cd的生物有效态与玉米植株中Cd之间的相关系数Table 3 The correlation coefficients between factors about Cd in maize plant and bioavailability of Cd in soils stabilized with palygorskite modified by NaOH

3 讨论

3.1 NaOH改性坡缕石对生物有效态Cd的影响

NaOH改性坡缕石作为土壤钝化剂，与未添加钝化材料的土壤相比，可显著降低土壤中Cd的生物有效态含量，其中NP12处理组对重金属Cd的DTPA和TCLP提取态含量降低最多，与CK相比，分别降低了22.36%和26.60%；添加不同钝化材料，对土壤中重金属Cd有不同的钝化效果，NP12处理组对土壤中重金属Cd钝化效率最高，对重金属Cd生态风险指数降低最多。一方面可能是因为经过NaOH改性后，坡缕石自身的吸附性和离子交换性能等得到提高。原矿中大部分聚集体被溶解，形成更多晶束；且细长的棒晶经过反应形成细小甚至球状颗粒的棒晶，使坡缕石表面结构发生改变，提高其有效比表面积，对Cd2+的吸附能力得到提高；OH−数量的增加，首先能与更多的 Cd2+反应生成沉淀物，降低其迁移能力；其次，负电荷的增多提高坡缕石对Cd2+的吸附能力；NaOH溶液与坡缕石的作用过程中存在着 Na+对八面体阳离子的置换，顺序为Al3+、Mg2+（张平萍等，2009），这可能增加了发生离子交换的离子数量，从而提高其阳离子交换能力。另一方面，NaOH改性坡缕石加入土壤中后，改变土壤的部分理化性质。改性材料能有效促进土壤pH值升高，有利于Cd的氢氧化物沉淀形成；同时，pH升高导致土壤中H+减少，使得土壤表面负电荷增加，更多的 Cd2+被固定在土壤当中（Zhang et al.，2019）；pH值的增加改善了pH值依赖性电荷的交换位点，提高土壤CEC值，增加土壤阳离子吸附位点，促进土壤对 Cd2+的吸附（罗宁临等，2020）。

3.2 NaOH改性坡缕石对玉米植株生长性状的影响

添加NaOH改性坡缕石后玉米植株的生长性状得到了明显的改善，鲜质量、干质量以及茎长、根长均不同程度的增加，这与任静华等（2017）和陈展祥等（2018）的研究结果一致。其原因一方面可能是添加改性材料后土壤中Cd的生物有效性降低，减轻了Cd对玉米植株的胁迫和毒害作用；另一方面可能是由于坡缕石含有Na、Ca、Fe等中微量元素，且能从土壤中有效吸附植物营养元素，疏松土壤，调节土壤肥力，向土壤中施用坡缕石可有效补充硅源，促进玉米植株的生长发育（刘左军等，2010；武成辉等，2017）。徐奕等（2017）、Mi et al.（2021）的研究也显示在重金属污染的土壤中施用黏土矿物能有效增加植物的生物量。

3.3 NaOH改性坡缕石对玉米植株中Cd富集与转运的影响

添加NaOH改性坡缕石对玉米植株中Cd含量的降低与 DTPA-Cd含量的降低趋势几乎一致，与土壤中生物有效态Cd含量的变化相对应。玉米植株中富集的Cd含量与土壤中有效态Cd的含量具有相关性。添加NaOH改性坡缕石钝化土壤后，土壤pH值和CEC增加，有效态Cd含量通过吸附、离子交换和沉淀等作用降低，从而降低Cd在玉米植株体内的富集量，在不同钝化材料处理下，玉米植株根部Cd含量较茎部Cd含量高，这是由于植物根系可通过吸附、沉淀作用积累部分重金属，将其固定下来，进而有效抑制Cd向地上可食部分的迁移，降低粮食安全风险。Cd的富集系数降低，说明玉米植株对Cd的富集量减少，在一定程度上减轻Cd对玉米植株的毒害作用；Cd的转移系数降低，说明添加NaOH改性坡缕石能够限制玉米植株体内吸收的Cd从根到茎的迁移，从而降低可使用部分中Cd的含量，减少对人体的危害。陶玲等（2018，2020，2021）的研究结果表明，酸活化凹凸棒石、热改性凹凸棒石和凹凸棒石-污泥共热解生物炭的投加也可以显著降低玉米植株对Cu、Zn和Cd的富集量，促进玉米植株生长，抑制重金属在玉米植株体内的富集和转运。然而，目前对于NaOH改性坡缕石及其相关农业施用研究尚少，而本研究结果与上述结果一致，表明NaOH改性坡缕石可用于农田重金属污染土壤的钝化修复。

4 结论

（1）NaOH改性坡缕石能显著降低土壤中有效态Cd的含量，钝化效果随着改性材料中NaOH的比例的增加而显著提升，其中NaOH与坡缕石质量比为1꞉2时，显著提高土壤中Cd的钝化效率，降低土壤中Cd的生态风险指数。

（2）添加NaOH改性坡缕石对玉米植株的生长性状和Cd富集量有显著的影响；尤其是添加NaOH与坡缕石质量比为1꞉2的改性材料后，玉米植株的茎长、根长、茎、根鲜质量和茎、根干质量较对照组分别增加了71.45%、65.21%、22.06%、44.44%、33.96%和50%；NaOH改性坡缕石的添加显著降低了玉米植株对 Cd的富集以及 Cd在玉米植株体内的转运，其中茎部 Cd含量较 CK最大降幅为32.01%，根部最大降幅为15.67%，转运系数最多可降至0.538，一定程度上有助于Cd固定在土壤和玉米植株的根中，减少其对植物和人体的毒害作用。

（3）玉米植株的生长性状与有效态 Cd呈极显著正相关，且与DTPA-Cd的相关性高于与TCLPCd的相关性，进一步说明 DTPA提取的重金属与植物生长最为密切。