镉(Cd)已被确定为一种毒性很强的重金属,由于天然和人为排放,它在环境中广泛存在。目前,我国耕地轻度污染较为普遍,镉是土壤无机污染物中含量最高的一种,对经济社会发展产生了巨大的影响。因此,迫切需要开发一种有效和经济的方法来修复镉污染土壤。坡缕石是一种无毒天然的层链状含水铝镁硅酸盐黏土矿物,其独特的晶体结构使之对重金属具有吸附过程迅速高效,对吸附条件无苛刻要求等良好的性能,但缺点是含有杂质。本论文以临泽坡缕石为原材料,按照五种不同体积分数的硫酸(5%、7.5%、10%、12.5%、15%)、五种不同的坡缕石与碱性物质CaO质量比(1:1、2:1、3:1、4:1、5:1)、五种不同温度(250℃、300℃、350℃、400℃、450℃)分别对坡缕石进行酸、碱、热改性,并研究添加酸、碱、热三种改性坡缕石对Cd污染土壤(2.0 mg/kg CdCl2模拟)的钝化修复效果。实验包括土壤钝化实验和盆栽实验,改性坡缕石以20 g/kg的添加量加入污染土壤中,分别在钝化10 d、20 d、30 d、50 d、80 d、120 d后测定土壤的pH、电导率(EC)、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)、Cd-TCLP和Cd-DTPA含量以及重金属Cd的化学形态,并在玉米播种35天后,测定玉米的各项生长指标和对Cd的富集量。从土壤理化性质、Cd有效态含量和化学形态、玉米的生物量及其富集含量分析改性坡缕石对土壤Cd污染的钝化效果。结果表明:(1)通过电镜扫描分析,坡缕石黏土矿物的晶粒呈细小的棒状形态,与原矿相比,经过酸、碱、热后,坡缕石棒状单晶体和棒晶束之间孔隙增加,孔道更为宽大,使得坡缕石的有效比表面积增大,增加了坡缕石的吸附能力;通过X射线衍射分析,缕石主要由凹凸棒石(A)、石英(Q)、白云石(D)、白云母(M)、绿泥石(C)、长石(F)等矿物质组成。在酸、碱、热改性后,坡缕石的特征峰值的位置均没有发生明显的变化,说明坡缕石的晶相结构在酸碱活化和热活化后并未发生改变,改性并没有破坏坡缕石的结构。(2)土壤的pH、EC、CEC随钝化天数的增加呈现上升趋势,土壤中有机质则随钝化天数的增加呈现下降的趋势。添加酸、碱改性坡缕石的土壤pH、EC均低于CK组,添加热改性坡缕石的土壤pH、EC均高于CK组,且土壤pH随硫酸体积分数、坡缕石与CaO质量比、热改温度的增加均呈现先增加后降低的趋势,分别AP10、JP3、RP350处理下较高,而土壤EC随硫酸体积分数、坡缕石与CaO质量比增加呈现下降趋势,随温度增加呈现先上升后下降的趋势;土壤有机质和CEC分别AP10、JP3、RP300处理下变化的较为明显。(3)施用各种钝化剂后,土壤中重金属Cd的TCLP、DTPA萃取态含量随钝化天数的增加总体上均呈现先下降后略有增加的趋势,但总体仍呈现下降趋势,基本上在钝化50天、80天降到最低。添加酸、碱、热三种改性坡缕石钝化剂均显著减少了土壤中的Cd-TCLP和Cd-DTPA含量,且随硫酸改性体积分数、碱改性坡缕石的坡缕石与CaO质量比的增加、热改温度的升高均呈现先下降后上升的趋势,在AP10、JP3、RP350处理下土壤中重金属Cd的TCLP、DTPA萃取态含量最小。(4)在整个钝化过程中,土壤中重金属Cd的酸溶态和还原态随钝化时间的增加而下降,重金属Cd的氧化态和残渣态随钝化时间的增加而增加,其中Cd的酸溶态和残渣态变化幅度较大,还原态和氧化态变化幅度较小。与添加未改性坡缕石的对照组CK相比,施用改性坡缕石显著促进了Cd的各化学形态之间的相互转化,随硫酸改性体积分数、碱改性坡缕石的坡缕石与CaO质量比的增加、热改性钝化剂热改温度的升高,Cd的四种化学形态的含量均呈现先下降后上升的趋势。(5)改性坡缕石钝化剂的添加显著促进了玉米的生长,各处理下的玉米幼苗的株高、根长、地上和地下的鲜、干重均显著高于对照组,不同改性坡缕石处理极显著地影响玉米各生长指标,玉米幼苗的各项生长指标随硫酸改性体积分数、碱改性坡缕石的坡缕石与CaO质量比的增加、热改性钝化剂热改温度的升高而呈现先增大后减小的趋势。(6)改性坡缕石钝化剂的添加显著抑制了玉米对重金属的富集,且施加改性坡缕石使玉米幼苗对重金属Cd的富集系数和转运系数均显著减小,玉米幼苗对Cd的富集系数和转运系数均小于1,且地上部分的富集系数均小于地下部分,即根部对Cd的富集较易于茎叶,在AP10、JP3、RP350处理下玉米幼苗对Cd的转运系数最小。