在我國(guó)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(dá)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(jìn)入人體,危害人類健康。Zeolite作為一種強(qiáng)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(duì)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(jìn)了植物對(duì)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(guó)內(nèi)外研究證實(shí),沸石的應(yīng)用對(duì)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(duì)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(dāng)添加15%的沸石時(shí),對(duì)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(duì)土壤鎘的修復(fù)機(jī)理
通過相關(guān)文獻(xiàn)資料查詢,結(jié)合沸石相關(guān)試驗(yàn)研究,將沸石對(duì)土壤鎘的修復(fù)機(jī)理總結(jié)包括以下幾個(gè)方面:
第一,沸石獨(dú)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(rèn)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(duì)溶液中的重金屬產(chǎn)生強(qiáng)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(qiáng)。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(fù)電荷由Na、Ca2、K和Mg2來保持平衡。這些陽(yáng)離子與鋁硅酸鹽的結(jié)合非常弱,并且具有非常高的流動(dòng)性,而這些因素使其易于與周圍的陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換,使沸石具有強(qiáng)大的離子交換能力。
第二,沸石對(duì)土壤pH值和陽(yáng)離子交換量具有促進(jìn)作用。土壤pH值和陽(yáng)離子交換量是影響土壤重金屬有效性的兩個(gè)重要因素。通常土壤pH值、土壤陽(yáng)離子交換量與土壤可交換態(tài)鎘呈負(fù)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(tuán)聚體和有機(jī)無機(jī)復(fù)合體,使土壤陽(yáng)離子交換量增大,對(duì)重金屬離子的吸附能力更強(qiáng)。
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(jià)比沸石,減少沸石用量并降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的方法。另外當(dāng)前沸石對(duì)土壤鎘的大多數(shù)修復(fù)具有有限的表觀作用,并且對(duì)作用機(jī)理的研究很少。因此今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)沸石去除金屬離子的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)的研究。