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冶金废渣基钝化剂对Cd在土壤中迁移的影响

矿山；镉；冶金废渣；钝化；土壤修复

摘要：矿产资源整合、资源枯竭（闭坑）和历史遗留等产生的大量废弃矿山工业场地已成为我国土地复垦最重要的对象之一，矿产开采过程中容易造成土壤重金属污染，治理土壤重金属对矿山土壤的修复和二次利用至关重要。为探究冶金废渣基钝化材料对Cd在土壤-钝化剂中的转化规律，本研究开展以改性水泥基钝化剂作为对比的球状冶金废渣基钝化剂修复Cd污染土壤的室外盆栽实验，分析了不同实验参数下对有效态Cd的钝化效率。实验结果表明，当冶金废渣基钝化剂掺量为15%，钝化时间在14 d时，钝化效率最高（90.08%），其他条件下对Cd钝化效率良好（40～80%），且在钝化效率最佳参数下冶金废渣基材料钝化效果普遍优于水泥基材料。其次，总结冶金废渣基钝化剂施加量对小白菜生长情况的影响，在5~20%施加量范围内，小白菜株长与钝化剂浓度呈正相关。最后通过分析Cd在土壤-钝化剂中的再分配关系发现冶金废渣基钝化剂处理的确能促进土壤中的Cd向钝化剂迁移并累积，并在钝化中后期（7~60 d）钝化效果明显优于水泥基钝化剂；通过XRD分析，冶金废渣基钝化剂含硅酸三钙（C₃S）和SiO₂，水化产物通过离子交换、静电吸附和物理封闭实现对Cd²⁺的固结，达到土壤中部分有效态Cd向钝化剂中迁移的目的。本研究结果为Cd在土壤与冶金废渣基钝化剂中的迁移转化规律提供了理论依据，为冶金废渣基钝化剂应用于金属矿山复垦提供现实思路。