我国华南地区土壤存在较为严重的重金属及稀土离子污染。利用黏土矿物基改良剂固定/稳定污染土壤中金属离子以降低其生物有效性，是一种被广泛应用的原位修复技术。因此，开发绿色、经济及环境效益高的黏土矿物基改良剂具有重要意义。
近期，中国科学院广州地球化学研究所朱润良研究员、陈情泽副研究员和博士研究生项江欣通过碱刻蚀和磷酸盐改性研制了新型蒙脱石基土壤改良剂（KMt-P），进一步将其应用于Cd/REEs污染土壤的修复，探明了改良剂对Cd/REEs污染土壤的钝化修复效能及机制，取得以下重要认识：
（1）KMt-P能同时钝化土壤中Cd/REEs和持续释放K、Si、P等多种营养元素
在土壤老化第30天时，添加1%的KMt-P使土壤有效态Cd含量较CK组（0.38 mg/kg）下降了91.30%（图1），土壤稀土元素（La ~ Lu）有效态含量较CK组降低了92.01% ~ 98.89%（图2）；此外，KMt-P还兼具持续释放养分的功效，土壤可溶性K、Si和P的浓度较CK组分别增加了15、3和135倍。
（2）KMt-P对Cd和REEs的钝化机制主要包括静电吸附和表面络合作用
KMt-P中含有Si-O-P、P-O-P和Al-O-P等多种表面官能团，这有利于对Cd2+/REE3+的固定和硅/磷等养分的缓慢释放。将KMt-P施加到土壤后，Si-O-P键水解形成Si-OH基团和游离态P-O-，进而可通过静电吸附和表面络合作用促进对Cd/REEs的固定（图3）。其中，释放的磷酸盐有助于Cd2+和REE3+在其它土壤矿物质（例如金属（氢）氧化物）上的共吸附，并诱导形成溶解度低的磷酸镉和稀土磷酸盐沉淀，进而降低了Cd和REEs的生物有效性和迁移性。
图1. 不同投加比例Mt（a）和KMt-P（b）处理后土壤有效态Cd含量，Mt（c）和KMt-P（d）对土壤Cd的钝化率
图2. 投加不同比例Mt（a）和KMt-P（b）土壤MgCl2可提取态REEs含量的变化
图3. KMt-P对土壤中Cd和REEs的钝化机制示意图
该成果近期发表于Applied Clay Science期刊上，有助于为研发重金属/稀土污染修复技术提供新材料和技术支持。相关工作得到广东省基础与应用基础研究重大项目：稀土富集的环境风险（2019B030302013）、黏土矿物资源高值利用创新交叉团队（JCTD-2019-15）等项目资助。
论文信息：Jiangxin Xiang, Runliang Zhu, Qingze Chen, Guocheng Lv, Yixuan Yang. A novel montmorillonite-based soil amendment for Cd/REEs immobilization and nutrients sustained release. Applied Clay Science, 2022, 221: 106464.
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.clay.2022.106464