Zeolite是沸石族礦物的總稱,工業(yè)上常將其作為分子篩。在1956年,瑞典礦物學(xué)家克朗斯提在玄武巖中發(fā)現(xiàn),因其在加熱至熔融時(shí),伴有沸騰的現(xiàn)象而得名。沸石來(lái)源廣泛且無(wú)毒無(wú)害,?通常具有優(yōu)良的離子交換能力和吸附能力,?作為環(huán)境友好型的土壤改良劑逐步引起了人們的廣泛重視,?充分利用中國(guó)各地豐富的天然沸石資源進(jìn)行土壤改良,?這對(duì)于土壤質(zhì)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。
沸石的晶體結(jié)構(gòu)是由硅(鋁)氧四面體連成的三維格架,格架中有各種大小不同的空穴和通道,其中分布著堿或堿金屬離子及水分子,這些陽(yáng)離子和水分子與陰離子骨架間的結(jié)合力較弱,可以輕易地被置換掉,因而具有很大的可交換性。不同的離子交換對(duì)沸石結(jié)構(gòu)影響很小,但會(huì)使沸石的性質(zhì)發(fā)生變化。
正是由于沸石具有獨(dú)特的吸附性、催化性、離子交換性,離子的選擇性、耐酸性、熱穩(wěn)定性、多成分性及很高的生物活性和抗毒性等性質(zhì),其被廣泛應(yīng)用于畜禽飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工和土壤添加劑等領(lǐng)域。朱建華等在研究沸石在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用前景時(shí)指出,沸石分子篩因具有擇型性、可調(diào)性和安全性等優(yōu)質(zhì)特性被公認(rèn)為是一種具有極大潛在應(yīng)用前景的“環(huán)境新材料”。農(nóng)業(yè)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(yáng)離子交換量,并含有 Ca、Mg、Na、K、Fe、Cu、Cr等20余種植物生長(zhǎng)所需的常量和微量元素,所以沸石也常常被用作土壤或無(wú)土栽培基質(zhì)的添加劑,提供作物和花卉生長(zhǎng)所需的養(yǎng)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(dá)到吸附重金屬、消除毒害的作用,其應(yīng)用前景廣闊。
沸石因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在鹽堿地改良、土壤理化性狀改善和污染土壤修復(fù)等方面得到廣泛應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在沸石處理重金屬污染方面進(jìn)行了研究。土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)將重金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬含量明顯高于原有含量, 并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。由于采礦、冶煉、未經(jīng)有效管理的快速工業(yè)生產(chǎn)等排放的廢氣物以及污灌、污水、殺蟲劑的廣泛使用使得土壤中積累了大量的重金屬。土壤環(huán)境中重金屬物質(zhì)以其毒性強(qiáng)、難降解、具有積累效應(yīng),且可通過(guò)食物鏈危害人類生命為特征倍受政府管理人員和科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。
通過(guò)沸石與重金屬元素發(fā)生吸附、離子交換等反應(yīng),可將土壤中的鎘、鉻、鉛、砷、汞等重金屬污染物,以及鍶、銫等放射性元素固化、鈍化在沸石孔腔中,降低其生物有效性和在土壤中的遷移性,促使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(chǎn)量,提高農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量的作用;同時(shí),可減少農(nóng)作物吸收污染物質(zhì)和向食物鏈轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn),避免人們食用受污染的農(nóng)作物而產(chǎn)生的中毒威脅。