在我國土壤和農(nóng)作物的重金屬污染中,鎘是最常見的污染物之一,其污染面積高達400萬公頃,約占重金屬污染耕地的40%。鎘是一種累積性和劇毒元素,在土壤中不僅危害作物,還通過“鎘大米”和“鎘蔬菜”等食物鏈途徑進入人體,危害人類健康。Zeolite作為一種強離子交換能力及高吸附能力的含水鋁硅酸鹽礦物,在土壤?重金屬污染修復(fù)方面具有良好的應(yīng)用效果。
一、沸石對鎘污染Soil remediation的情況
沸石作為一種效果優(yōu)秀的土壤改良劑,施用到土壤中后,不僅改善了土壤的理化性質(zhì),還促進了植物對養(yǎng)分的吸收,被廣泛應(yīng)用于土壤改良領(lǐng)域。近幾年沸石在土壤重金屬修復(fù)中的研究逐漸引起人們的關(guān)注。國內(nèi)外研究證實,沸石的應(yīng)用對土壤重金屬鎘具有很好的修復(fù)作用。Mahabadia等人的研究表明,天然沸石對土壤鎘具有穩(wěn)定的吸附作用,其應(yīng)用能夠顯著減少了粘土,壤土,砂壤土和沙質(zhì)土的四種不同質(zhì)地土壤(70mg/kgCd水平)中鎘的浸出量。當添加15%的沸石時,對土壤鎘的吸附效果最好,土壤滲濾液中的鎘濃度小于0.1mg/L。
二、沸石對土壤鎘的修復(fù)機理
通過相關(guān)文獻資料查詢,結(jié)合沸石相關(guān)試驗研究,將沸石對土壤鎘的修復(fù)機理總結(jié)包括以下幾個方面:
第一,沸石獨特的框架結(jié)構(gòu)可以吸附和固定重金屬并交換離子。Castaldi和Madrid的研究認為,沸石可以通過二氧化硅四面體和氧化鋁八面體結(jié)構(gòu)對溶液中的重金屬產(chǎn)生強大的離子交換和吸附作用,從而降低了重金屬的有效性。沸石的空間結(jié)構(gòu)為網(wǎng)架形式,在網(wǎng)架中具有相互連接的規(guī)則孔穴,其通常充滿“沸石水”水分子,比表面積大,吸附力強。另一方面,在沸石的四面體結(jié)構(gòu)中,由鋁離子代替硅離子引起的負電荷由Na、Ca2、K和Mg2來保持平衡。這些陽離子與鋁硅酸鹽的結(jié)合非常弱,并且具有非常高的流動性,而這些因素使其易于與周圍的陽離子進行離子交換,使沸石具有強大的離子交換能力。
第二,沸石對土壤pH值和陽離子交換量具有促進作用。土壤pH值和陽離子交換量是影響土壤重金屬有效性的兩個重要因素。通常土壤pH值、土壤陽離子交換量與土壤可交換態(tài)鎘呈負相關(guān)關(guān)系。沸石作為一種土壤改良劑,施入土壤中可與土壤顆粒形成土壤團聚體和有機無機復(fù)合體,使土壤陽離子交換量增大,對重金屬離子的吸附能力更強。
從總體上看,未來的研究應(yīng)找到生產(chǎn)和制備新型的高性價比沸石,減少沸石用量并降低環(huán)境風(fēng)險的方法。另外當前沸石對土壤鎘的大多數(shù)修復(fù)具有有限的表觀作用,并且對作用機理的研究很少。因此今后應(yīng)加強對沸石去除金屬離子的機理和動力學(xué)的研究。