土壤重金属污染问题已逐渐演变为全球性的热点、重点问题,对于重金属污染土壤的治理方法已有不少研究。化学钝化法是其中的一种途径,因其操作简便、投资成本相对较低、修复周期短、适用范围较广的优点而受到广泛关注。目前常用的钝化剂主要是一些碱性物质如石灰、碳酸钙等,吸附类物质如生物炭等,以及可与重金属反应类物质如有机螯合剂等,但是这些钝化剂中通常存在钝化后效果不稳定、易产生二次污染、可改变原土壤理化性质等问题,因此选择一种高效而绿色的钝化剂来进行土壤的修复工作极其重要。本课题选择的钝化剂是来源于纳米杂化材料应用技术国家地方联合工程研究中心研发的新型巯基修饰纳米SiO2材料,既负载有可与重金属反应的巯基等反应性基团,又对环境友好,不易产生二次污染。重金属对环境的毒理效应,不仅与其总量有关,更大程度则是由其在土壤中的存在形态而决定。因此,对土壤中重金属的形态分布的研究具有十分重要的意义。本文以人工模拟镍、铜、锌污染土壤(添加浓度均为300mg·kg-1的土壤A和添加浓度均为600 mg.kg-1的土壤B)为研究对象,以巯基修饰纳米Si02为钝化剂,研究了钝化时间、土壤含水量、钝化剂添加量等因素对污染土壤中镍、铜、锌的钝化效果的影响,并通过改进的Tessier五步提取法对钝化前后及钝化过程中土壤中镍、铜、锌的形态分布变化情况进行研究。其主要研究内容与结论如下:(1)通过控制变量法分别改变钝化过程中的钝化时间、含水量、钝化剂添加量等条件,以各条件下钝化前后镍、铜、锌在土壤中的生物可利用态含量的变化为参考依据,分别考察了巯基修饰纳米SiO2对镍、铜、锌污染土壤A和土壤B的适宜的钝化条件。实验结果表明,其对土壤A,适宜的钝化条件为:钝化时间为3d、55%的含水量(即土壤的田间最大持水量)、2%的钝化剂添加量,经钝化后土壤A中镍、铜、锌的钝化率分别达到了 62.46%、61.90%、48.03%;对土壤B,适宜的钝化条件为:钝化时间为3d、55%的含水量(即土壤的田间最大持水量)、5%的钝化剂添加量,经钝化后土壤B中镍、铜、锌的钝化率分别达到了 63.14%、56.86%、57.79%。(2)钝化前的土壤中,镍形态含量分布分别为:铁锰氧化态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>水溶态及可交换态。铜形态含量分布分别为:有机结合态>铁锰氧化态>碳酸盐结合态>残渣态>水溶态及可交换态。锌形态含量分布分别为:铁锰氧化态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>水溶态及可交换态。(3)所添加的巯基修饰纳米SiO2对土壤中镍、铜、锌的形态均有一定的影响。实验结果表明,该钝化剂的添加能够明显降低土壤中镍、铜、锌的水溶态及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态的含量,而显著提高有机结合态、残渣态的含量。然后依据钝化前后土壤中镍、铜、锌各含量及形态的变化情况,推测出巯基修饰纳米Si02的钝化机理是:纳米Si02表面负载的巯基(-SH)可与土壤中Ni2+、Cu2+、Zn2+以配位键的形式结合,从而将其固定。