在研究沸石在環境保護中的應用前景時指出,沸石分子篩因具有擇型性、可調性和安全性等優質特性被公認為是一種具有極大潛在應用前景的“環境新材料”。農業上沸石可作為吸附土壤中鹽基離子和重金屬離子的良好載體,大小不同的孔隙使沸石具有很高的選擇性陽離子交換量,并含有Ca、Mg、Na、K、Fe、Cu、Cr等20余種植物生長所需的常量和微量元素,所以沸石也常常被用作土壤或無土栽培基質的添加劑,提供作物和花卉生長所需的養分。此外,沸石和改性沸石也被作為吸附劑和中和劑用于土壤治理和土壤改良,達到吸附重金屬、消除毒害的作用,應用前景廣泛。筆者從添加沸石對土壤物理化學性質、土壤養分釋放的影響,以及污染土壤治理和土壤改良等幾個方面對沸石在土壤改良及污染治理中的應用研究進展進行了概述,并對其應用前景作了進一步的展望,以期為沸石在農業生產中的應用提供理論依據。

沸石在土壤污染治理中的應用-國投盛世

沸石在土壤污染治理中的應用

沸石因其獨特的結構和性質,在鹽堿地改良、土壤理化性狀改善和污染土壤修復等方面得到廣泛應用,國內外許多學者在沸石處理重金屬污染方面進行了研究。國外已有利用沸石或4A沸石模擬核素Sr、Cs和吸附Cu、Cd和Pb的研究。對4A沸石處理過的土壤中鉛的濃度及形態的變化進行研究時發現,4A沸石對土壤重金屬鉛具有一定的鈍化效果,能夠有效降低土壤可交換態鉛、碳酸鹽結合態鉛和鐵錳氧化態鉛的濃度,抑制土壤中鉛的遷移及生態有效性。土壤鉛以殘渣態為主,其占比為44.8~59.2。土壤中的鉛濃度由原來的32.1mg/kg減少到28.1mg/kg。研究表明,4A沸石對NH具有較高的選擇交換性,可以去除土壤和污水中的NH4+-N及Pb、Cu、Zn+和Cd。

通過添加不同改良劑對鎘污染土壤中各形態Cd的含量(以干質量計)及化學固定修復狀況進行研究時發現,其中生物可利用態,包括水溶態、交換態及碳酸鹽結合態的Cd,隨著沸石和納米沸石用量的增加,其占總量Cd的比例降低,部分轉化為其他形態,其中以納米沸石固定Cd的效果最好。研究了不同土壤處理措施(酸化、CaCO3、沸石)對菠菜在添加Cu情況下的生長特征及吸收金屬的含量變化,并對菠菜的過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)進行測定發現,添加沸石處理顯著提高了菠菜體內Cu的含量(P<0.05),顯著減少了Cr在菠菜體內的含量(P<O.05),對其他金屬的吸收并無顯著影響,可能是由于供試土壤偏堿性的原因造成了沸石對其他金屬離子的吸收障礙。模擬了添加骨炭和沸石前后的銅、鉛、鎘復合污染土壤狀況,對土壤pH值、土壤中重金屬有效態含量、植物生長量、重金屬吸收量進行了統計和評價。研究發現,土壤受到污染后pH值顯著降低,土壤中重金屬有效態含量顯著增加,植物生長不良,同時重金屬含量增加;在中度和重度污染的土壤上添加等量的骨炭和沸石混合物,土壤pH值提高了2.21和2.29個單位,土壤有效態重金屬含量顯著降低,植物株高、鮮重和干重增加,能夠起到保證作物產量,提高農產品安全質量的作用。

研究展望

1、沸石的種類豐富,因其無毒無害的理化性質及資源廉價易得等方面所具有的獨特的優越性,必將廣泛應用于土壤改良、土壤有機肥和土壤基質等方面的生產。隨著對沸石在土壤改良和污染治理方面的功效的認識不斷地深入,沸石在這些方面的應用將得到更加深入的研究,同時,利用現代技術,綜合不同非金屬的特性,研究沸石與其他非金屬結合在土壤和環境中的應用,值得重視和研究。

2、對于天然沸石的結構和特性的研究正隨著科技的發展和生產應用的需要得以逐步擴大和深化,如:沸石被廣泛用于鹽堿化土壤改良或去除污水中的雜質,可達到吸附凈化的目的。目前,對沸石在土壤中與土壤膠體結合反應的作用機理方面的研究并不多,因此,今后研究的重點可從研究沸石結構,增加其有效性人手,以此保證用量與吸附能力之間的合理化,提高使用效率,促進循環利用。此外,對高純沸石和改性沸石的研究與開發,也應引起足夠的重視,從進行機理的研究和新產品的開發人手,可使沸石在更高技術領域中得以應用。

3、沸石的生產已逐漸由原本的粗放型生產向精細化轉變,如何合成雜質少、活化好、結構松散、孔隙和裂隙發育良好的沸石分子篩已成為進一步研究的重點。分子化學、化學物理和分子結構學等相關科學的發展為進一步研究天然沸石的結構和物理化學性質提供了有利的工具。沸石在生產上有十分廣闊的市場前景,沸石的應用研究將對綠色經濟的發展產生極其深遠的影響。