农田土壤重金属污染已成为限制我们社会经济健康发展的主要限制因素之一。土壤中重金属含量超过一定限度，会导致土壤退化、农作物产量降低和农产品品质下降，最终可能直接毒害植物或通过食物链进入人体，进而危害人体的健康。因此，重金属污染农田土壤修复引起了广泛关注。在治理重金属污染土壤的诸多方法中，原位化学固定修复被认为是一种行之有效且成本较低的方法。该方法是通过向土壤中加入钝化剂，调节和改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其在土壤环境中的可交换态组分及其迁移性，减少重金属对动植物的毒害，从而达到原位钝化修复治理的目的。
        农田土壤重金属污染原位钝化修复材料（重金属钝化剂）的选择不仅要求修复材料具有对重金属高效、稳定的钝化效果，而且要对以土壤结构和营养元素有效性为主的土壤理化性质不产生不利影响。硅酸盐矿物作为土壤组成成分之一不破坏生态环境、不易改变土壤结构，不仅具有储量丰富、来源广泛、成本低的优势外，还具有较大的比表面积和特殊的晶层结构，可通过吸附、配合、共沉淀作用等方式钝化土壤中的重金属，不失为一种良好的修复材料。凹凸棒石是一种重要的粘土矿物。目前，品位相对较高的凹土（凹凸棒石含量在40 %以上）开发应用较早，在许多领域已经相继得到了应用，已形成一定的资源优势和矿产品加工市场。而凹凸棒石含量低于40 %的品位较差凹土，由于其含有一定量的白云石、蛋白石等杂质，在实际应用中存在一定的局限性，一般采矿企业将低品位凹凸棒石视作杂矿或尾矿直接放弃不开采利用或抛弃，因此，本研究意在加强对这部分低品位矿物在环境修复方面的研究，使其“变废为宝”，提高凹土资源的综合利用效率。
         本研究以低品位凹凸棒石为原料，通过不同的改性方法制备出一系列具有不同结构和表面性质的低品位凹凸棒石改性材料，研究了改性材料的结构和表面性质，以及对重金属的吸附影响及吸附机制；通过室内培养土壤镉重金属污染模拟实验，系统地研究了低品位凹凸棒石及其改性材料对土壤有效态镉含量以及土壤中镉赋存形态的影响机制，获得了如下结果。
         乙二胺水热改性凹凸棒石材料对水中Cd2+和Cu2+的吸附效果要远高于原土、提纯凹凸棒石、酸热改性凹凸棒石以及单纯的水热改性凹凸棒石。从Langmuir 等温吸附模型可以看出，改性凹凸棒石材料对Cd2+的吸附机理主要为单分子层吸附，表面吸附点位较均匀，随着浓度的升高，表面吸附力更强。二级动力学吸附模型模拟结果表明，改性凹凸棒石材料对Cd2+的吸附以化学吸附为主，吸附过程迅速，在1 h 内就可以除去90 %以上的Cd2+离子。乙二胺水热改性凹凸棒石材料对Cd2+的吸附机理可以解释为：Cd2+与改性凹凸棒石材料中质子化羟基之间的静电相互作用及改性凹凸棒石材料官能团（羟基和羧基）和表面接枝氨基通过对Cd2+的络合作用，从而增加了对Cd2+的吸附。
        通过镉污染土壤室内培养实验系统地研究了添加低品位凹凸棒石及其改性材料对土壤pH 的影响及其对土壤重金属赋存形态变化影响，添加凹凸棒石可显著提高土壤pH 值，不同凹凸棒石对土壤pH 值的提高程度不同，经乙二胺水热改性后对土壤pH 值提高更大，是由于表面带有氨基基团，通过吸附作用降低土壤中交换性氢离子，从而提高了土壤pH 值。添加凹凸棒石及其改性材料能明显降低土壤TCLP 提取态Cd 含量，与土壤pH 值呈显著负相关关系。对于Cd 污染的土壤，低品位凹凸棒石及其改性材料均可改变土壤中Cd 的赋存形态，随着培养时间延长和剂量的增加，土壤重金属由生物有效态向生物不易利用态转变的程度加大。添加不同凹凸棒石后土壤pH 值增加是引起重金属赋存形态发生变化的作用机制之一；低品位凹凸棒石及乙二胺水热改性后凹凸棒石通过表面吸附、表面沉淀等作用，促进土壤中Cd 由生物活性较高的可交换态向生物活性低的铁锰氧化物结合态和残渣态转变，从而降低土壤中Cd 的生物有效性。