重金属污染是当今亟待解决的土壤环境问题之一。使用钝化剂进行原位修复是至今为止解决面积性土壤重金属污染问题的最佳选择。本文将第一性原理应用于重金属体系计算,以期寻找更加高效、合理、廉价的钝化剂,并在此基础上进行了钝化剂的优选和实验。根据第一性原理计算选定的含铅体系化合物的稳定性,比较它们的稳定程度可知:Pb₃Fe₂（PO₄）₄>Pb₃（PO₄）₂>PbSO₄>PbCO₃>PbAl₂O₄>PbCl₂,结合对CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、PO₄^3-、Al³⁺、Fe³⁺等离子基团的分析工作,确定SO₄^2-、PO₄^3-可作为铅污染钝化治理的钝化剂官能团,遇到污染严重且不易钝化沉淀的情况可添加Fe3+以提高钝化效率。对于含镉体系化合物,计算出其稳定程度排序为CdSiO₃>Cd₃（PO₄）₂>CdSO₄>CdCO₃>CdCl₂。结合对CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、PO₄^3-、SiO₃^2-等离子基团的分析,确定优选治理镉污染的钝化剂基团为SiO3^2-,同时推出PO4^3-、SO4^2-也能作为镉污染治理的基团。以第一性原理计算结果为基础,选定磷酸二氢钠（Na₂HPO₄·12H₂O）、无水硫酸钠（Na₂SO₄）、硅酸钠（Na₂SiO₃·9H₂O）为钝化剂优选材料。改良的钝化剂有三种,依次有:粉煤灰与磷酸二氢钠比例为1:2.5、粉煤灰与无水硫酸钠比例为1:1、粉煤灰与硅酸钠比例为1:2,按比例混合后灼烧再研磨而成。此外,选择脱硫石膏（CaSO4·2H₂O）研磨制成钝化剂。原始钝化材料与改良钝化材料在自制的重金属污染土壤和天然污染样品的钝化治理实验结果,与计算结论相符。磷酸二氢钠（Na₂HPO₄·12H₂O）、无水硫酸钠（Na₂SO₄）、硅酸钠（Na₂SiO₃·9H₂O）确有治理效果,硅酸钠改良型钝化剂效果更佳。以使用质量为治理土壤质量1%和2%的钝化剂为实验对照组进行钝化治理,对比处理结果表明使用两倍质量的钝化剂其钝化效果有所提升但不显著。一旦加入钝化剂,将迅速地反生钝化反应,前3天反应最为剧烈,之后钝化速率放缓,15～90天钝化效果趋于稳定。综合考量重金属污染治理的经济因素,经实验证实脱硫石膏（CaSO₄·2H₂O）有相应的钝化效果,也可作为钝化剂。当土壤镉、铅污染不甚严重时,其污染治理可以考虑以土壤质量2%的工业脱硫石膏为钝化剂,这样在保证治理效率的同时控制治理成本。对于镉、铅污染严重的土壤进行污染治理时,以使用土壤质量2%的硅酸钠混粉煤灰作为钝化治理剂,其钝化效果最佳且治理费用适中。以理论计算优选钝化官能团,在实验中验证钝化效率,证实了PO₄^3-、SO₄^2-可以作为镉、铅污染治理的钝化官能团,改良后的SiO₃^2-亦是钝化镉、铅污染的优选材料。