全 文 ：中国农学通报 2011,27(11):246-249
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
核桃和花生在中国广为种植，据统计中国每年核
桃产量约 50万 t[1]，花生产量约 1500万 t[2]，随着核桃和
花生深加工规模的不断扩大，大量集中的核桃壳和花
生壳被丢弃或焚烧，造成资源极大浪费的同时，也易产
生环境污染。目前，核桃壳和花生壳在环境方面的应
用主要集中在污水处理方面[3]，用核桃壳和花生壳处
理重金属污染土壤的研究报道较少。
据分析，核桃壳的成分包括木质素38.05%，纤维素
30.88%，半纤维素 27.26%，水分 9.59%，苯醇抽出物
3.71%，灰分 0.663%[4]。花生壳含有粗纤维素 65.7%~
79.3%，碳水化合物10.6%~21.2%，粗蛋白4.8%~7.2%，
粗脂肪 1.2%~2.8%和其他化合物[5]。纤维素在酸的作
用下水解成单糖，每个单糖有3个醇羟基，醇羟基上的
氢原子具有活泼性，因而具有脱除重金属离子的能力，
某些纤维素还具有螯合金属离子的作用[6]。李荣华等[7]
基金项目：国家自然科学基金资助项目（40601062）。
第一作者简介：钱翌，男，1962年出生，浙江建德人，教授，硕士，研究方向：环境生态学和环境经济学。在国内外学术期刊上发表论著50余篇，获得省
部级科技进步三等奖2项。通信地址：266042青岛科技大学环境与安全工程学院，Tel：0532-84022016，E-mail：qianyi@qust.edu.cn。
收稿日期：2010-12-23，修回日期：2011-02-27。
核桃壳和花生壳在铅污染土壤治理中的应用
钱 翌，褚兴飞
（青岛科技大学环境与安全工程学院，山东青岛 266042）
摘 要：以生态友好材料核桃壳和花生壳为修复材料，以铅污染的土壤为供试土壤，采用人工模拟土壤污
染的方法，通过投加不同比例的修复材料，用土壤重金属的有效态比率变化作为评价指标，对修复效果
做出科学评价，以期为农林废弃物在铅污染土壤治理中的应用提供科学依据。试验结果表明：（1）核桃
壳和花生壳对轻度Pb污染土壤的修复效果比较理想，在模拟的污染水平下，Pb的有效态下降范围为
17.59%~19.22%；（2）对于同一污染水平，投加核桃壳和花生壳比例不同，修复效果不同，在给定的投加
范围内，核桃壳和花生壳的最佳投加比例为5%；（3）核桃壳和花生壳对于严重铅污染土壤的修复效果不
理想；（4）花生壳对铅的修复效果要好于核桃壳。
关键词：核桃壳；花生壳；铅污染；土壤
中图分类号：S-3 文献标志码：A 论文编号：2010-3728
Application of Walnut Shell and Peanut Hull in Dealing Soil Contaminated by Pb
Qian Yi, Chu Xingfei
(College of Environment and Safety Engineering, Qingdao University of Science and Technology,
Qingdao Shandong 266042)
Abstract: In order to study repairing methods for soil contaminated by Pb, eco-friendly material walnut shell
and peanut hull were used to remedy soil contaminated by Pb. By artificial methods of soil pollution and adding
different proportions of repairing material, the ratio changes of active state of heavy metals were evaluated and
a scientific assessment was made to provide a scientific basis for restoration of soil contaminated by Pb. The
results showed that: (1)walnut shell and peanut hull were applicable to the light soil contaminated by Pb, in the
simulation the decreased range of effective state of Pb was 17.59%-19.22%; (2)for the same pollution level,
different proportion of walnut shell and peanut hull had different effects in repairing, at the given dosage range,
the best ratio was 5%; (3)walnut shell and peanut hull were not applicable to serious soil contaminated by Pb;
(4) peanut hull had a better repair effect on lead contaminated soil than walnut shell’s effect.
Key words: walnut shell; peanut hull; Pb pollution; soil
钱 翌等：核桃壳和花生壳在铅污染土壤治理中的应用
用核桃壳粉对Cr（VI）的吸附特征进行了研究，发现核
桃壳粉对Cr（VI）的吸附是一个包含氧化还原的极其
复杂的反应过程，核桃壳粉是具有吸附污水中铬的能
力和潜在利用价值的生物质吸附剂。王湖坤等 [8]用
ZnCl2溶液活化法制备核桃壳质活性炭及处理印染废
水，CODcr去除率最高达到79.0%，处理后的水质达到
国家 1级排放标准。洪礼法等[9]将花生壳在乙醇和醋
酸混合液作用下分离出黄色素后，利用剩余残渣对含
铅废水进行处理，可使废水中铅浓度由915 mg/L降至
0.21 mg/L以下，且不存在二次污染。廖朝东等[10]将花
生壳改性后对重金属的吸附能力进行了研究，结果发
现，改性花生壳对水中重金属离子Pb的吸附去除率达
80%以上。笔者采用人工模拟污染土壤的试验方法，
研究了核桃壳和花生壳对土壤中重金属Pb的固定和
修复，并通过有效态比率的变化对修复效果进行评价，
以期为花生壳和核桃壳在土壤污染治理方面的应用提
供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供试土壤 供试土壤于 2009年 11月采自青岛市
郊上王埠村0~20 cm农田土。土壤的基本理化性质见
表1。
测定项目
测定值
pH
5.75
有机质/%
0.5
速效磷/(mg/kg)
84.6
速效钾/(mg/kg)
23.6
速效氮/(mg/kg)
17.6
重金属含量（全铅）/(mg/kg)
111.12
表1 供试土壤的理化性质
1.1.2 供试材料 修复材料为天然核桃壳和花生壳，材
料处理步骤为：洗净→烘干→磨碎→过100目筛。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计 核桃壳和花生壳分别设 4个处理水
平，投加比例分别为0、1%、3%、5%，每个处理设3次重
复。同时，根据中国污灌区土壤污染现状和国家土壤
质量环境标准，采用人工模拟土壤污染的方法，加入
Pb外源性重金属，外源重金属Pb以Pb(NO3)2的形式加
入，其浓度水平见表2。
1.2.2 处理方法与测定 污染物和修复材料均一次性均
匀拌入土壤中[11]，考虑到作物正常生长的墒情范围，按
相对含水量的80％浇水，置于（25±1）℃恒温光照培养
箱中平衡2周[12]。
采用单因子污染指数评价法[13]，并以国家土壤环
境质量标准（GB15618—1995）作为评价标准。按照土
壤分级标准，以上人为模拟的2种Pb污染土壤浓度分
别属于中度和重度污染。将平衡好的土壤风干、碾碎
过 100目筛后，采用Tessier五步法对土壤中铅做形态
分析，各形态含量通过石墨炉和火焰原子吸收分光光
度计测定。
2 结果与分析
2.1 核桃壳粉与花生壳粉对背景土壤Pb形态的影响
Tessier[14]法将重金属赋存形态分为：可交换态、碳
酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态（本研
究中重金属有效态特指前2种），植物吸收的主要是重
金属的有效态。在受到铅轻度污染的背景土壤中投加
核桃壳粉和花生壳粉后土壤中铅形态含量变化见表
3。
表2 土壤中投加Pb质量浓度水平的设计 mg/kg
编号
1
2
外源Pb投入
500
1000
土壤总Pb含量
611.12
1111.12
表3 核桃壳粉与花生壳粉对背景土壤中Pb形态的影响
处理水平
ws(CK)-Pb
ws(1%)-Pb
ws(3%)-Pb
ws(5%)-Pb
ph(CK)- Pb
ph(1%)-Pb
ph(3%)-Pb
ph(5%)-Pb
可交换态
9.12±0.22a
4.15±0.20b
4.07±0.09b
4.05±0.11b
9.12±0.22a
3.84±0.07b
3.80±0.09b
3.80±0.16b
碳酸盐结合态
2.20±0.05a
2.05±0.08b
2.05±0.05b
2.06±0.05b
2.20±0.05a
2.09±0.06b
2.07±0.05b
2.08±0.02b
铁锰氧化态
23.60±0.58a
26.13±1.57b
26.43±0.90b
26.40±1.78b
23.60±0.58a
27.35±1.47b
27.30±1.52b
27.33±0.91b
有机结合态
5.76±0.32a
5.87±0.04a
5.92±0.04a
5.97±0.30a
5.76±0.32a
5.95±0.17a
6.06±0.21a
6.11±0.13a
残渣态
70.44±0.41a
72.92±1.23b
72.65±0.95b
72.64±0.66b
70.44±0.41a
71.89±1.28a
71.89±0.41a
71.80±1.92a
注：表中数据为平均数±标准差，每一列中以相同污染组不同处理水平进行比较，不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著，下同。ws代表核
桃壳，ph代表花生壳。下同。
mg/kg
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由表 3可知，背景土壤投加不同比例的核桃壳粉
后，可交换态铅的含量显著下降，与CK（未投加核桃
壳粉）相比，其质量分数分别下降了 54.50%、55.37%、
55.59%；铁锰氧化态铅含量增加较明显，其质量分数
分别增加了 10.72%、11.99%、11.86%；投加核桃壳粉
后，碳酸盐结合态铅含量略有降低，有机结合态铅变化
不明显，残渣态铅含量略有增加。
背景土壤投加不同比例的花生壳粉后，可交换态
铅的含量显著降低，与CK（未投加花生壳粉）相比，其
质量分数分别下降了57.89%、58.33%、58.33%；铁锰氧
化态铅含量显著增加，与CK相比，其质量分数分别增
加了 15.89%、15.68%、15.81%；投加花生壳粉后，碳酸
盐结合态铅含量略有降低，有机态结合态铅、残渣态铅
含量略有增加。
综上所述，可以看出核桃壳粉和花生壳粉拌入土
壤后对铅轻度污染的土壤修复效果比较理想。由于青
岛市的土壤主要类型是黄棕壤土，且大部分土壤呈酸
性或者微酸性[15]，有利于纤维素在酸性条件下水解成
单糖，利用单糖醇羟基上的氢原子脱除重金属铅。因
此，对于受到较轻铅污染的土壤，在耕作时拌入核桃壳
粉与花生壳粉来降低铅的有效态含量是切实可行的。
由于花生壳粉中碳纤维含量比核桃壳粉中多，在修复
效果上要略好于核桃壳粉的修复效果。
2.2 核桃壳粉对人工模拟污染土壤中Pb形态的影响
在人工模拟Pb污染土壤中投加核桃壳粉后，土壤
中铅形态含量变化见表4。
由表4可知，在铅中度污染的情况下，与CK相比，
投加核桃壳粉为1%、3%、5%时，可交换态铅的含量分别
降低了5.21%、14.00%、18.30%；铁锰氧化态铅含量显著
增高，分别增加了10.14%、20.69%、28.49%；碳酸盐结合
态铅变化不明显；残渣态铅含量略有增加。这说明核
桃壳粉的加入使有效态铅发生了氧化还原反应，促进
了有效态铅向铁锰氧化态铅的转化。并且土壤中铅的
有效态含量与核桃壳粉的施用量呈显著负相关。
在铅重度污染的情况下，投加核桃壳粉后，土壤中
可交换态铅含量显著降低，与CK相比，投加核桃壳粉
为 1%、3%、5%时，可交换态铅的含量分别降低了
12.70%、17.22%、19.40%；铁锰氧化态铅含量显著增
高，分别增加了 16.31%、21.01%、23.69%；碳酸盐结合
态铅变化不明显，残渣态铅含量略有增加。
表4 核桃壳粉对人工模拟污染土壤中Pb形态的影响
处理水平
ws(CK)-Pb:500
ws(1%)-Pb:500
ws(3%)-Pb:500
ws(5%)-Pb:500
ws(CK)-Pb:1000
ws(1%)-Pb:1000
ws(3%)-Pb:1000
ws(5%)-Pb:1000
可交换态
277.49±3.35a
263.04±5.27b
238.64±3.39c
226.72±4.22d
459.36±9.63a
401.05±4.56b
380.24±2.05c
370.25±2.23c
碳酸盐结合态
13.76±0.93a
12.76±0.53a
12.72±0.72a
12.56±0.57a
57.87±2.47a
56.11±1.43a
56.08±1.57a
56.00±0.32a
铁锰氧化态
123.13±3.11a
135.62±4.25b
148.60±1.24c
158.21±3.06d
238.33±2.55a
277.20±2.78b
288.40±2.02c
294.80±8.08c
有机结合态
11.25±0.89a
11.80±0.38ab
12.08±0.60ab
12.88±0.18b
33.17±0.56a
33.20±0.29a
33.95±1.74a
34.19±2.52a
残渣态
185.48±7.61a
187.90±7.35a
199.08±3.10b
200.75±0.69b
322.39±4.66a
343.56±2.06b
352.45±5.34bc
355.88±7.65c
mg/kg
2.3 花生壳粉对人工模拟污染土壤中Pb形态的影响
在人工模拟Pb污染土壤中投加花生壳粉后，土壤
中铅形态含量变化见表5。由表5可知，在铅中度污染
的情况下，与CK相比，投加花生壳粉为 1%、3%、5%
时，可交换态铅的含量分别降低了 6.29%、14.36%、
19.38%；铁锰氧化态铅含量显著增高，分别增加了
7.69%、16.62%、22.80%；碳酸盐结合态铅变化不明显，
残渣态铅含量略有增加。并且土壤中Pb的有效态含
量与花生壳粉的施用量呈显著负相关。
在铅重度污染的情况下，投加花生壳粉后，土壤中
可交换态铅含量显著降低，与CK相比，投加花生壳粉
为 1%、3%、5%时，可交换态铅的含量分别降低了
14.22%、17.66%、20.49%；铁锰氧化态铅含量显著增
高；碳酸盐结合态铅变化不明显，残渣态铅含量略有增
加。
核桃壳粉和花生壳粉对于受到严重铅污染的土
壤，虽然有一定的修复效果，但由于天然核桃壳粉和花
生壳粉本身的吸附容量有限，修复严重铅污染土壤的
效果并不理想，这需要对核桃壳粉和花生壳粉进行改
性（炭化改性、酸改性等），增大其吸附容量来达到理想
的修复效果。
3 结论
（1）核桃壳粉和花生壳粉对土壤中可交换态铅和
碳酸盐结合态铅均有一定程度的吸附钝化作用，能促
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钱 翌等：核桃壳和花生壳在铅污染土壤治理中的应用
进有效态铅向铁锰氧化态铅转化，但对不同程度铅污
染土壤的钝化效果不同，核桃壳粉和花生壳粉对低浓
度铅污染土壤的钝化效果更为明显。
（2）核桃壳粉和花生壳粉对铅轻度污染的土壤修
复效果比较理想，可以考虑在耕作时随化肥拌入对土
壤进行修复，但由于其本身吸附容量有限，对于严重铅
污染的土壤修复效果并不理想。
（3）花生壳对铅污染土壤的修复效果要好于核桃
壳的。
4 讨论
（1）本研究设计了土壤铅污染的3种水平，并在此
基础上通过分别投加 1%、3%、5%的核桃壳粉和花生
壳粉来检验修复效果。为进一步探讨核桃壳和花生壳
对铅污染土壤的修复效果，有必要在已有基础上设置
更高的投加比例，以确定最佳修复效果下的最佳投加
量。
（2）本研究所获得的结论是在试验室条件下取得，
为推广应用，有必要在大田开展田间试验研究，以掌握
实施修复工程所需的最佳农艺条件的各项参数和测算
投入成本。
（3）目前，中国土壤重金属污染比较严重，许多学
者在物理修复、化学修复、生物修复等方面做了大量的
有价值的探讨，已有的研究成果在推广实施时，普遍面
临投入成本较高、所用材料可能产生二次污染或者修
复周期较长等问题，但是利用成本低、无污染的核桃壳
和花生壳作为修复材料有可能克服上述缺点，同时探
讨利用核桃壳和花生壳作为修复材料也能实现农林废
弃物的资源再利用。
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处理水平
ph(CK)-Pb:500
ph(1%)-Pb:500
ph(3%)-Pb:500
ph(5%)-Pb:500
ph(CK)-Pb:1000
ph(1%)-Pb:1000
ph(3%)-Pb:1000
ph(5%)-Pb:1000
可交换态
277.49±3.35a
260.04±4.08b
237.64±2.99c
223.72±6.92d
459.36±9.63a
394.05±7.83b
378.24±2.62c
365.25±8.89c
碳酸盐结合态
13.76±0.93a
12.23±0.55ab
11.92±1.37ab
11.56±0.85b
57.87±2.47 a
55.11±1.10a
54.78±1.86a
54.62±0.69a
铁锰氧化态
123.13±3.11a
132.60±2.87b
143.60±4.08c
151.20±3.07d
238.33±2.55a
279.21±3.37b
292.41±2.85c
299.82±4.02d
有机结合态
11.25±0.89a
11.27±1.27a
12.15±0.91a
13.03±0.60a
33.17±0.56a
34.22±0.65ab
34.25±1.32ab
35.19±1.15b
残渣态
185.48±7.61a
194.98±4.63a
206.35±6.23b
211.61±4.62b
322.39±4.66a
348.53±2.84b
351.44±0.52b
356.24±5.77b
表5 花生壳粉对人工模拟污染土壤中Pb形态的影响 mg/kg
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