隨著國民經濟的發展及人民生活水平的提高,中國蔬菜基地化、設施化生產已越來越普遍,與此同時也出現了不可忽視的環境問題,蔬菜基地土壤重金屬污染問題便是其中之一。鎘在土壤中有較強的活性,是土壤中最常見的重金屬污染元素之一。鎘被認為不是人體所必需的元素,鎘污染可引起人和動物的一些疾病,能抑制生長,影響氨基酸脫羧酶、組氨酸酶、淀粉酶、過氧化物酶等酶系統的活力,干擾銅、鈷、鋅等微量元素的代謝,從而給人體健康帶來嚴重威脅。

人體中鎘的累積主要來自于食品鏈,而食品質量與土壤質量關系十分密切,調查表明,污水灌溉是蔬菜基地重要的重金屬污染來源。北京污灌區主要分布于東南郊工業區下游,處在由多條河流沖洪積作用而形成的沖積扇平原上,土壤類型為潮土,土壤肥沃,土層深厚,適合農作物的生長。該區常年降水量不能滿足農作物生長需求,為保證正常的農業生產,幾十年來一直引用承接北京市生活污水和生產廢水的通惠河、涼水河水或高碑店污水處理廠的排水進行灌溉,緩解了該區農業用水的供需矛盾,但是由于部分生活及工業污水中含有一定量的重金屬或有機污染物,灌溉不當將造成有毒污染物在土壤和作物中的積累。研究表明,北京南部地區鎘具有顯著污染特征,在平原地區所取樣品鎘污染指數均大于2.1,構成重度污染,其中半數以上的樣本污染指數超過3.0,該地區為污染極為嚴重地區。為保證北京市糧食安全,降低環境和農產品污染風險,開展土壤或作物重金屬污染的有效控制技術研究十分必要。粘土礦物因具有較大的內、外表面積和較強的吸附能力,能夠有效固定土壤中的重金屬元素,防止其被吸收進入植物體。

沸石是一種重要的粘土礦物,許多學者利用它開展了控制重金屬污染的研究工作,在對農田的鎘污染土壤的控制研究上多數主要集中在糧食作物及葉菜類種植土壤上。但是一般來說,傳統普通沸石結構性質存在孔道易堵塞等缺陷,影響了沸石的離子交換能力和表面吸附能力,使沸石在土壤鎘污染修復中表現出一定的局限性。經改性后的納米沸石,其孔道和孔隙結構有所改善,具有空曠的骨架結構、均勻的空穴結構、較大的內外比表面積和獨特的吸附功能,理論上對重金屬具有更大的吸附能力和吸附容量,在土壤重金屬鎘污染修復方面將更具優勢。

通過試驗可知,沸石不同施用量處理顯著提高了大田大白菜產量(鮮重),分別較對照增加了21.3%-35.2%和16.1%-31.8%,對照與3個沸石添加量處理土壤全鎘間差異皆不顯著(P<0.05),僅有一定的影響趨勢。4和10g·kg-1處理使土壤全鎘質量分數增加且后者增加量較多,二者分別使土壤全鎘增加2.6%和25.4%,18g·kg-1添加量處理則有降低土壤全鎘質量分數的趨勢,降幅約13.5%。對照與3個添加量處理土壤有效鎘質量分數間差異也均不顯著(P<0.05),但沸石添加卻呈現出增加土壤有效鎘質量分數的趨勢,18g·kg-1處理土壤有效鎘增幅最小,10g·kg-1處理土壤有效鎘增幅最大,較對照增加了39.3%。