黏土礦物對土壤中重金屬的鈍化作用研究進展

楊越晴 董穎博，2 林 海，2

（1.北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；2.工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點實驗室，北京100083）

據(jù)《2016中國環(huán)境狀況公報》顯示，我國耕地總面積達(dá)13 499.87萬ha，其中評價為一等至三等的耕地面積為3 658.46萬ha，僅占耕地總面積的27.07%；評價為四等到六等的耕地面積占45.10%；評價為七等至十等的耕地面積高達(dá)3 752.96萬ha，占耕地總面積的27.83%，土壤污染狀況總體不容樂觀［1］。土壤污染類型包括有機污染、無機污染和復(fù)合型污染，我國以無機污染為主，無機污染物超標(biāo)點位數(shù)占土壤污染超標(biāo)點位總數(shù)的82.8%，其中，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種重金屬污染物點位超標(biāo)率達(dá)21.7%［2］。據(jù)統(tǒng)計，由于礦山開采、金屬冶煉、工業(yè)排放等原因，我國受砷、鎘、汞、鋅、銅等重金屬污染的耕地面積約1 000萬ha，每年受重金屬污染的糧食產(chǎn)量約1 000萬t，造成巨大的經(jīng)濟損失和食品安全隱患［3］。

土壤重金屬污染不僅對農(nóng)作物的存活、生長、發(fā)育帶來阻礙和威脅，也直接或間接地給人類健康帶來危害。Chen H等［4］研究發(fā)現(xiàn)，小麥具有極強的重金屬轉(zhuǎn)移能力，導(dǎo)致小麥籽粒銅、鋅和鎘積累量超標(biāo)，提升農(nóng)作物重金屬積累的生態(tài)風(fēng)險。G.Eleni等［5］研究發(fā)現(xiàn)，鎳對甜菜的生長具有致命毒害作用，且在鎘和鎳復(fù)合污染處理條件下，鎘的存在可以促進甜菜對鎳的吸收及積累，使甜菜的存活率遭到威脅。重金屬通過揮發(fā)、地下水轉(zhuǎn)移、農(nóng)作物積累等途徑直接或間接被人類攝入體內(nèi)，在人體內(nèi)積累一定量后，損害人體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫功能，使人體患各類疾病，甚至引發(fā)癌癥［6］。

1 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

當(dāng)前，土壤重金屬污染治理方法主要分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)、聯(lián)合修復(fù)等，見圖1。

（1）物理修復(fù)。物理修復(fù)包括客土換土、熱處理和蒸氣抽提等，修復(fù)過程工程量大，很難根本解決土壤污染問題。

（2）生物修復(fù)。生物修復(fù)包括植物穩(wěn)定、植物提取、植物揮發(fā)、動物修復(fù)、微生物修復(fù)等。植物修復(fù)可將土壤重金屬移除，具有效果穩(wěn)定、經(jīng)濟有效的優(yōu)勢，但植物種植受季節(jié)變化影響，且一些超富集植物生長緩慢，總體來說重金屬移除效率較低，植物收割后續(xù)處理技術(shù)有待研究，具有一些應(yīng)用限制。動物與微生物修復(fù)是指將動物、微生物投放到污染土壤中，利用其新陳代謝攝入重金屬達(dá)到移除的目的，如甲殼蟲對土壤的水文特性產(chǎn)生積極影響，蚯蚓可以降低玉米、向日葵葉片中Cd的毒性和濃度，提高植物耐受性［7-8］，此外，也可將污染作物作為食物喂養(yǎng)動物，該方法具有增強土壤肥力，改善土壤環(huán)境，不破壞土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，但操作較為復(fù)雜，應(yīng)用并不常見。

（3）化學(xué)修復(fù)與聯(lián)合修復(fù)?；瘜W(xué)修復(fù)包括化學(xué)淋洗、土壤改良劑修復(fù)、電動修復(fù)、化學(xué)鈍化修復(fù)等?；瘜W(xué)方法可從重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化、降低毒性等方面設(shè)計修復(fù)思路，也可聯(lián)合植物修復(fù)等形成聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，具有很好的發(fā)展前景，但目前研究的一些表面活性劑、改良劑等性質(zhì)不穩(wěn)定，甚至可釋放毒性，長期穩(wěn)定性尚待考察，因此一些化學(xué)修復(fù)方法實踐應(yīng)用受限制，不宜大規(guī)模使用［9-10］。

近年來，根據(jù)地球化學(xué)原理設(shè)計的化學(xué)鈍化技術(shù)備受關(guān)注，運用無害的天然環(huán)境功能材料為鈍化劑，通過化學(xué)鈍化使土壤中重金屬從活躍態(tài)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定態(tài)，降低生物毒性和重金屬可遷移性，改善土壤微生物功能，使土壤中的動物、植物等能夠正常生長發(fā)育，使農(nóng)作物達(dá)到食品安全標(biāo)準(zhǔn)，最終達(dá)到解決環(huán)境、生態(tài)、糧食等問題的目標(biāo)，具有良好的發(fā)展前景。黏土礦物作為天然土壤膠體的主要成分，近些年引起研究者們的注意。黏土礦物具有比表面積大，機械穩(wěn)定性強，天然無害，儲量豐富，價格低廉，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，環(huán)境友好等優(yōu)點，逐漸被應(yīng)用于土壤重金屬污染治理的研究和實踐中，天然海泡石、膨潤土等已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在土壤重金屬鈍化修復(fù)領(lǐng)域中，鎘污染水稻田的治理就是其中一個典型案例。黏土礦物對重金屬污染土壤的修復(fù)機理、應(yīng)用效果、應(yīng)用影響因素、改性方法和可行性等方面已經(jīng)取得諸多研究成果與進展，具有很大的研究和應(yīng)用價值［11-14］。

2 黏土礦物對土壤中重金屬的鈍化研究

2.1 天然黏土礦物對土壤中重金屬的鈍化作用

黏土礦物是一種層狀結(jié)構(gòu)或?qū)渔湢罱Y(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，具有極大的比表面積，因而具有很強的吸附作用，可通過物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換作用吸附環(huán)境中的各類離子；黏土礦物具有吸水膨脹性和加熱膨脹性，吸水膨脹性以蒙脫石為典型代表，加熱膨脹性以蛭石為典型代表，可制成膨脹蛭石應(yīng)用于保溫材料；此外，黏土礦物的流變性質(zhì)及其與土壤有機質(zhì)的相互作用均是其應(yīng)用于環(huán)境治理領(lǐng)域的優(yōu)勢性能，近年來逐步被開發(fā)、利用。

按照國際標(biāo)準(zhǔn)，黏土礦物被分為高嶺石-蛇紋石族、蒙皂石族、蛭石族、綠泥石族、云母族、滑石-葉臘石族、坡縷石-海泡石族、脆云母族等8個族，每個族又分為若干亞族，不同種類的黏土礦物既有相同的性質(zhì)又有相異的特性［15］。

黏土礦物由于其良好的吸附性能及環(huán)境友好性被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬治理的研究和實踐中；例如，凹凸棒土可以有效減少煙草對重金屬鉛和鎘的積累，降低重金屬的生物有效性［16］；海泡石可以提高土壤的pH，使重金屬鉛和鎘從活性高的可提取態(tài)向較穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，降低重金屬在菠菜、水稻體內(nèi)的積累量，在酸雨條件下降低鉛和鎘的淋溶量［17-19］；坡縷石可使土壤可交換態(tài)鉛、鎘顯著減少，同時增加土壤中殘渣態(tài)鉛的比例［20-21］。D.Tica等［22］研究發(fā)現(xiàn)，添加白云石、硅藻土、蒙脫石、膨潤土、褐藻石和沸石混合物作為污染土壤的修復(fù)材料，其脫氫酶、β-葡萄糖苷酶活性顯著改變，可有效降低重金屬Pb、Zn、Cu和Cd的潛在生物利用度。Liang X等［23］以鎘污染水稻田為研究對象，以海泡石為土壤重金屬鈍化劑，用2 a時間考察海泡石對水稻田修復(fù)效果的長期有效性，結(jié)果表明，海泡石對鎘的鈍化效果在第一年表現(xiàn)顯著，在第二年基本保持不變，這項研究為黏土礦物鈍化劑的長期有效性的發(fā)揮與低成本鈍化劑的開發(fā)提供了一項有力的證明。M.Malandrino等［24］調(diào)研了意大利某污染場地，發(fā)現(xiàn)該場地土壤含有銅、鉻和鎳等15種重金屬離子，隨后以蛭石為鈍化劑進行修復(fù)試驗，盆栽試驗表明，蛭石可降低萵苣和菠菜對該污染土壤中重金屬的可利用率，且修復(fù)有效性隨接觸時間的增加而上升。

然而，天然黏土礦物對重金屬的鈍化作用具有一定的限制性，土壤環(huán)境、重金屬種類、復(fù)合污染等均是黏土礦物修復(fù)污染土壤的限制因素，例如天然蛭石、硅藻土等均具有降低土壤中Cr、Cu和Ni等重金屬植物有效性的性能，但作用效果受土壤類型、接觸時間等因素影響。因此，結(jié)合黏土礦物的天然優(yōu)勢，研發(fā)出以黏土礦物為基礎(chǔ)的高效環(huán)境修復(fù)材料成為近年來國內(nèi)外的研究熱點。

2.2 改性黏土礦物對土壤中重金屬的鈍化作用

天然黏土礦物對土壤中重金屬離子的鈍化作用在實驗室條件下效果較為理想，但在實踐應(yīng)用中鈍化效果和穩(wěn)定性往往受到許多應(yīng)用因素限制，通過黏土礦物的改性，不僅能克服一些影響因素，還能進一步提高黏土礦物對土壤中重金屬離子的鈍化率，開發(fā)出具有高效性的多功能黏土礦物材料。改性方法主要包括物理改性、化學(xué)改性、復(fù)合改性以及復(fù)合配方的研發(fā)等，其中化學(xué)改性根據(jù)所用藥劑的不同，可分為有機改性和無機改性。改性即通過物理研磨、超聲、化學(xué)基團接枝、分步復(fù)合處理、按照一定比例制備混合配方等手段，進一步提升黏土礦物的性能，利用物理吸附、離子交換吸附、配合作用、共沉淀作用等機理更好地發(fā)揮其對重金屬的鈍化作用。

2.2.1 物理改性

物理改性是指通過加熱、超聲、浸漬等物理途徑，使黏土礦物材料在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的條件下，結(jié)構(gòu)、成分、性質(zhì)發(fā)生變化，進而提高其對重金屬污染土壤的修復(fù)能力。物理改性具有操作簡便、成本低廉的優(yōu)勢，成為黏土礦物改性與聯(lián)合改性研究中的基礎(chǔ)部分。

劉勇等［25］提出，將蛭石置于100℃下灼燒，可使蛭石晶層失去吸附水、結(jié)晶水和部分層間水，去除一些雜質(zhì)，增大比表面積，有效提高蛭石對銀離子的吸附容量，但灼燒溫度過高會破壞蛭石結(jié)構(gòu)。史明明等［26］采用微波同步處理的方法考察膨潤土對Zn2+、Pb2+、Cd2+的去除能力，結(jié)果表明，微波作用能夠顯著提高重金屬離子的去除率。方亮等［27］提出增設(shè)微波輻照程序的硫酸亞鐵改性海泡石對鉛離子的單位吸附量比原礦提高10.47%。M.G.A.Vieira等［28］提出在750℃處理后的膨潤土具有很好的陽離子交換性能，可用作去除鉛的吸附劑。S.Maleki等［29］提出，通過設(shè)置研磨條件可增強或減弱黏土礦物對重金屬的吸附能力，在確定的研磨條件下，蒙脫石對Ni2+的吸附容量達(dá)到29.76 mg/g，較改性前提高71.7%，其機理在于適當(dāng)?shù)难心タ捎行г龃蟮V物比表面積，并避免顆粒聚團。A.B.?uki?等［30］在添加劑TiO2用量為20%的情況下制造間插蒙脫石-高嶺石材料，結(jié)果表明，利用機械誘導(dǎo)可使礦物材料微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，樣品在一定條件下研磨19 h后完全非晶化，硬質(zhì)TiO2同時具備研磨和對細(xì)小顆粒解聚的作用，可有效提高材料對重金屬離子的吸附作用。

2.2.2 化學(xué)改性

2.2.2.1 無機改性

無機改性即使用無機物質(zhì)（堿、酸、鹽）改造或改善材料物理化學(xué)性質(zhì)的方法。無機改性多用于層狀黏土礦物，以增加礦物層間距，進而提高礦物離子交換性能，以柱撐等方式提高礦物材料的性能。

王冬柏等［31］制備出聚羥基鋁改性硅藻土應(yīng)用于土壤改良，結(jié)果表明，在添加量為20 g/kg的情況下，土壤中有機質(zhì)含量提高27.54%，從而促進土壤中酸可提取態(tài)Cd含量的降低，增強土壤對Cd的緩沖性能，降低Cd毒性。P.Kumararaja等［32］通過盆栽試驗得出結(jié)論，多羥基鋁柱撐膨潤土可顯著促進植物生長并降低土壤中重金屬的生物可利用性，在添加量為2.5%的條件下所收割的莧菜銅含量從48.5 mg/kg降至33.5 mg/kg，鎳含量比對照組降低了53%，鋅含量降低24%。A.A.Taha等［33］用碳酸鈉處理鈣基膨潤土以制備鈉基膨潤土，并考察了鈉基膨潤土對Pb、Cd、Ni的吸附效果，這種改性方法已經(jīng)較成熟，但鈉基膨潤土在土壤重金屬修復(fù)中的應(yīng)用仍受到一些限制。孫良臣等［34］研究得出，鈉基膨潤土對Cu2+和Cd2+的最大吸附量分別達(dá)到4 681 mg/kg和5 356 mg/kg，但土壤應(yīng)用試驗表明，鈉基膨潤土在褐壤和中性棕壤中對重金屬的鈍化效果較穩(wěn)定，在酸性棕壤中穩(wěn)定性很差，主要是因為受土壤pH與成土母質(zhì)的影響。

2.2.2.2 有機改性

有機改性即利用有機改性劑改造或改善材料物理化學(xué)性質(zhì)的方法。有機改性基于的原理有表面吸附改性、插層改性及嫁接改性等。改性劑主要有表面活性劑（陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、生物表面活性劑等）、螯合劑、殼聚糖、腐殖酸、硅烷偶聯(lián)劑等。

近幾年，硅烷偶聯(lián)劑與黏土礦物的復(fù)合在土壤重金屬治理方面取得了許多新成果，L.Mercier等［35］將3-巰基丙基三甲氧基硅烷接枝到多孔含氟鋰蒙脫石黏土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部框架壁上，試驗表明，高達(dá)67%的固定巰基可用于Hg的捕獲。有研究表明，黏土礦物表面嫁接的巰基可與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，且礦物表面的羥基可與重金屬離子發(fā)生物理吸附［36］。Yu K等［37］提出，用四甲基銨改性膨潤土，可增加材料的表面積，提供更多的陽離子吸附位點，有效降低重金屬Hg的浸出率；用十二烷基三甲基銨改性膨潤土，由于靜電作用的增強，可有效降低Cr和As的浸出率。此外，用十六烷基三甲基氯化銨處理后的貝得石，可有效抑制土壤中重金屬Cd的生物活性，0.17%的添加量即可有效降低植物體內(nèi)的Cd積累量［38］。也有研究者運用兩性表面活性劑十二烷基二甲基甜菜堿對蛭石進行改性，并考察其在四環(huán)素和重金屬Cd2+共存狀態(tài)下對二者的處理效果，結(jié)果表明，改性蛭石熱穩(wěn)定性得到提高，且四環(huán)素與Cd2+在改性蛭石表面和內(nèi)部孔道的吸附作用可互相促進，該發(fā)現(xiàn)為有機物與重金屬復(fù)合污染土壤的綜合治理提供了一個有價值的研究方向［39］。

2.2.3 納米材料的研究與應(yīng)用

納米環(huán)境功能材料的研發(fā)與應(yīng)用近年來取得許多新進展，納米材料的優(yōu)勢為環(huán)境治理突破了許多障礙，例如納米鐵在治理重金屬砷污染領(lǐng)域取得諸多成果。然而，納米材料的細(xì)小顆粒在應(yīng)用時容易發(fā)生團聚而影響反應(yīng)效果，因此，結(jié)合天然黏土礦物孔隙多、比表面積大的特點，將納米材料負(fù)載于黏土礦物表面或內(nèi)部，使其既能發(fā)揮材料的功能，又能夠分散均勻，不易團聚，在水污染和土壤污染治理方向上具有廣闊的發(fā)展空間［40-41］。于生慧等［42］采用微波輻照-回流法制備出海泡石負(fù)載納米磁鐵礦復(fù)合材料，經(jīng)測試，該材料對Cr6+的去除容量為33.4 mg/g，遠(yuǎn)高于原礦，納米磁鐵礦與海泡石的復(fù)合應(yīng)用具備靜電吸附和還原反應(yīng)降低毒性雙重作用，同時具有分散均勻的優(yōu)勢。此外，研究表明，蛭石負(fù)載納米零價鐵材料可有效降低鳳仙花和孔雀草在重金屬污染土壤中生長的中毒風(fēng)險，降低Cd和Pb在植物體內(nèi)的積累量，在重金屬與二噁英類PCBs復(fù)合污染土壤中，更加利于植物對PCBs的修復(fù)［43］。

2.2.4 復(fù)合改性

復(fù)合改性即以黏土礦物的成分、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)為基礎(chǔ)，采用多種改性或改造手段對其進行處理，完善、提高或拓展其應(yīng)用性能，用于多種污染物的同步去除。例如在制備硅烷化膨潤土?xí)r，為了將甲硅烷更均勻、有效地接枝到膨潤土內(nèi)表面，首先利用羥基鋁聚陽離子對膨潤土進行預(yù)柱化處理，增加膨潤土層間距，再利用烷基氯硅烷對柱撐膨潤土進行硅烷化處理，這樣復(fù)合改性制備的無機-有機復(fù)合黏土材料，與單一改性材料相比具有更好的表面和孔隙性質(zhì)，耐熱溫度和吸附性能也有所提高［44］。Fei Y等［45］采用巰基和硫酸鐵制備硫醇/Fe復(fù)合改性膨潤土，在Cr土壤污染盆栽試驗中，礦物添加量為1.0 g/kg時，芥菜的鮮重和干重分別提高22%和133%，Cr含量下降27%；當(dāng)用20 g/kg的改性黏土處理時，芥菜生物量恢復(fù)土壤未污染水平，Cr含量減少了55%。

復(fù)合改性能夠通過多項技術(shù)手段將黏土礦物賦予多種性能，或者利用其中一個改性過程強化、引導(dǎo)下一項改性過程，從而達(dá)到應(yīng)對土壤重金屬復(fù)合污染、增強材料鈍化性能、應(yīng)對土壤環(huán)境條件變化等效果，是一個具有良好發(fā)展前景的改性研究方向。

2.2.5 含黏土礦物材料復(fù)合配方的開發(fā)及應(yīng)用

黏土礦物雖然在土壤重金屬污染治理中具有許多優(yōu)勢性能，但單一種類的黏土礦物往往針對單一污染型土壤具有較好效果，且作用效果受土壤類型、含水率、污染類型等因素的影響，針對復(fù)合污染土壤或某些單一污染土壤，即使對黏土礦物進行改性處理，往往在實際應(yīng)用中也很難達(dá)到理想的治理效果。因此，針對具體土壤污染情況制定專一的含黏土礦物材料的復(fù)合配方不失為土壤污染治理的一個簡單而有效的方案。

L.A.Hussain等［46-47］提出，采用煙草生物炭搭配鈣基膨潤土施用于陜西奉賢冶煉廠周邊的重度污染土壤，可增加植物干生物量，與對照組相比，油菜對Cd的攝取量提高11.51%，且根部Cu積累量較高；采用石灰搭配鈣基膨潤土處理輕度污染土壤，可降低土壤中可提取態(tài)Cd、Pb、Cu含量，同時降低菜青苔的干生物量和對重金屬的富集量，這項研究為土壤重金屬的植物修復(fù)提供了有力的理論支持和改進方向。Wu Y J等［48］通過3 a的原位試驗考察石灰?guī)r-海泡石復(fù)合配方對重金屬污染水稻田的修復(fù)效果，發(fā)現(xiàn)該方法可以顯著提高土壤pH值，降低土壤中Pb和Cd交換性濃度，降低糙米中Pb和Cd的含量，且降低土壤交換性Cd的作用相對持久，適合長期修復(fù)。胡杰等［49］通過試驗篩選出13X分子篩、凹凸棒土、粉煤灰復(fù)合配方的最佳配比為25%、42.6%、32.4%，采用該配方對1 500 mg/kg鉛污染土壤進行鈍化修復(fù)并用固體廢物浸出毒性方法——醋酸緩沖溶液浸出法進行評價，浸出液中Pb含量僅0.027 1 mg/L，遠(yuǎn)低于地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（0.05 mg/L）。

復(fù)合配方不僅局限于黏土礦物材料與硅酸鹽、磷酸鹽、有機質(zhì)等材料間的搭配，還可采用黏土礦物與微生物搭配組合。Chen L等［50］將Neorhizobium huautlense T1-17菌與蛭石混合添加到土壤中，試驗測得辣椒果實生物量和VC含量顯著提高，Cd含量下降了87%，Pb含量下降了37%，此研究不僅證實了辣椒可食組織生物量增加和重金屬固定具有協(xié)同作用，而且強調(diào)了在復(fù)合重金屬污染的土壤中開發(fā)植物生長促進菌+固定劑以安全生產(chǎn)蔬菜作物的可能性，為黏土礦物復(fù)合配方的開發(fā)與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3 展望

運用黏土礦物修復(fù)土壤重金屬污染具有原位鈍化操作簡便、材料廉價成本較低、環(huán)境友好無二次污染等優(yōu)點，而我國作為農(nóng)業(yè)大國，污染土壤的處理與利用涉及到國民經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境建設(shè)等，是至關(guān)重要的一項工程。因此，黏土礦物在重金屬污染土壤治理領(lǐng)域的研究與應(yīng)用具有良好發(fā)展前景。目前國內(nèi)外對于天然黏土礦物和改性黏土礦物的研究雖然已經(jīng)取得較多成果，但仍然存在一些不足與漏洞，例如缺乏鈍化長期效果與毒性釋放方面的研究，重金屬分離提取技術(shù)的研發(fā)，改性黏土礦物材料長期穩(wěn)定性的考察，長期作用對土壤理化性質(zhì)的影響等無從考證。根據(jù)現(xiàn)存問題和研究現(xiàn)狀的總結(jié)，指出黏土礦物改性及其在重金屬污染土壤治理領(lǐng)域的應(yīng)用研究的重點應(yīng)包含以下幾點：

（1）長效考察。黏土礦物改性研究雖然已經(jīng)取得諸多成果，但改性黏土礦物的長效穩(wěn)定性研究卻很少見，以至于改性材料對污染土壤長期修復(fù)效果難以考證。應(yīng)利用大田試驗的方法，設(shè)計長期的試驗工程，考察改性黏土礦物物理、化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性，揭示改性黏土礦物應(yīng)用于土壤重金屬污染修復(fù)的長效可行性。

（2）聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與利用。目前，針對改性黏土礦物的研究多數(shù)集中于改性方法與作用效果2方面，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)較少，因此，運用生物修復(fù)等其他技術(shù)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤是一個可選擇的研究方向。目前，在重金屬污染水體治理中已有將黏土礦物作為植物生長基質(zhì)的研究，研究認(rèn)為，可將改性黏土礦物與植物修復(fù)聯(lián)合，研發(fā)同時具備富集和轉(zhuǎn)運作用的改性黏土礦物，促進重金屬超富集植物對土壤重金屬的吸收；另外，基于改性黏土礦物與微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)也很罕見，因此，認(rèn)為可將植物根瘤菌、重金屬耐性微生物等與改性黏土礦物結(jié)合，研發(fā)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)；此外，天然黏土礦物與其他材料的復(fù)配技術(shù)研究已經(jīng)取得諸多成果，但改性黏土礦物的復(fù)配研究比較少，可針對不同改性黏土礦物材料的特性，研發(fā)新的復(fù)配技術(shù)，用取長補短的方式利用現(xiàn)有技術(shù)，取得更好的修復(fù)效果。

（3）針對土壤污染類型的研究。從目前的研究不難發(fā)現(xiàn)，一些改性材料對單一污染土壤的鈍化效果較好，但實際應(yīng)用往往面臨著更復(fù)雜的情況，使改性黏土礦物不能充分發(fā)揮鈍化作用。因此，針對不同污染類型土壤的研究可以更深入、細(xì)致地開展。例如，我國各地土壤類型不同，不同類型的土壤理化性質(zhì)有很大差異；各地區(qū)由于污染源不同，土壤中污染物種類和含量也不同。針對陽離子和陰離子重金屬復(fù)合污染，或有機物-無機物復(fù)合污染土壤的治理有待深入研究，可根據(jù)不同污染物與土壤類型，有針對性地對黏土礦物進行改性，從應(yīng)用角度去考慮改性方法的研發(fā)方向。

（4）重金屬移除技術(shù)的研究。天然黏土礦物與改性黏土礦物對土壤中重金屬的鈍化雖能降低重金屬毒性，使污染土壤能夠被農(nóng)業(yè)利用，但這種技術(shù)目前不能夠?qū)⒅亟饘購耐寥乐幸瞥?，也就是說重金屬形態(tài)雖然發(fā)生變化但會一直存在于土壤中，不能做到徹底清除土壤重金屬污染，黏土礦物材料也無法進行再生利用，因此，黏土礦物材料-重金屬復(fù)合體的移除、再生可作為一個新的研究方向。

（5）基于礦物相組成的修復(fù)差異性研究。上述研究表明，產(chǎn)自不同地區(qū)、不同種類的黏土礦物對重金屬的修復(fù)效果差異很大，對土壤理化性質(zhì)的影響亦不同。例如，有的礦物能夠促進植物對重金屬的富集，有的卻起抑制作用。所以，針對礦物相組成不同造成的修復(fù)差異應(yīng)該被加以重視，這個方向的研究亦能促進重金屬鈍化機理的揭示，從根源查找重金屬被黏土礦物鈍化的原理，從而針對鈍化機理促進黏土礦物改性方法的進一步研究。