《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤总超标率达16.1%,耕地土壤点位超标率19.4%,其中在8种无机污染物中,镉(Cd)、砷(As)的点位超标率分别达到7.0%、2.7%。Cd、As均为极具生物毒性的环境污染元素,具有隐蔽性、长期性、不可逆性的特点,其在耕地土壤中的累积不仅影响耕地土壤的生态功能,还可通过耕地土壤-植物系统危害作物生长以及通过食物链途径最终危害人类健康。而多数情况下,重金属污染往往是2种或者多种重金属元素的复合污染,它具有普遍性、复杂性等特点,而Cd和As在性质以及土壤中存在形态的差异,治理Cd污染土壤的方法与材料通常不适于As污染的治理,因此研发出能同时治理Cd、As污染土壤的技术或产品成为了亟待解决的问题。

研究发现,施加聚合磷酸铁能释放出游离铁离子,土壤中砷能与游离铁离子反应,将土壤中水溶性砷和吸附态砷向难溶性的铁结合态砷转化,从而固定土壤中砷。膨润土具有较丰富的孔隙结构和较大的比表面积,有较好的吸附和离子交换能力,且成本低廉,是一种性价比优越的重金属吸附材料,白菜种植地中施加膨润土后,土壤中Cd、As的含量得到有效降低,同时白菜的生长和生物量、根表面积都得到了较大的提高。生物质炭能够提高砂土、壤土、黏土等不同质地土壤pH,并能有效地降低土壤中有效镉含量。钙镁磷肥、硅肥能显著促进小白菜的生长,显著抑制Cd、Pb、Zn对小白菜的毒害及向地上部的迁移,对N、K、Cu、Mn的吸收也有显著抑制作用;镉污染水田中,施加一定量的钙镁磷肥后,可显著提高土壤pH,使土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻体内镉的含量。施用生石灰可使稻谷产量提高20~760kg/hm2,显著提高土壤pH,并能降低土壤中镉的植物有效性,减少稻米对镉的积累。碳酸钙或氯化钙中的钙作为一种中微量元素及营养元素,能显著提高土壤pH并降低Cd的有效性。

土壤修复剂的施用对水稻的产量产生了一定的影响。试验结果表明,相对于未使用土壤修复剂稻田,在施用土壤修复剂后水稻的产量有所增加,增产平均值约0.9kg/小区,增产幅度为6.82%。

施用土壤修复剂能提高土壤pH0.4单位,土壤CEC增加9.23cmol/kg,有机质增加14.32g/kg。施用土壤修复剂土壤有效态镉、有效态砷含量分别降低41.93%、64.34%,稻米中镉、无机砷含量分别降低81.25%、77.92%,达到国家食品污染物限量标准。施用土壤修复剂还能在一定程度上提高稻谷的长势及产量,稻谷产量增加6.82%。因此该土壤修复剂在有效降低农田土壤中镉和砷活性的基础上,可同时显著降低农产品中重金属镉和砷的含量,并能一定程度上提高水稻的产量,在农田重金属修复过程中,可以施用适量的该土壤修复剂治理污染土壤。