Zeolite來源廣泛、價格低廉且無毒無害,通常具有優良的離子交換能力和吸附能力,作為環境友好型的土壤改良劑逐步引起了人們的廣泛重視,充分利用中國各地豐富的天然沸石資源進行土壤改良,這對于土壤質量和農業生產具有十分重要的意義。

沸石結構是由3種元素Si、Al和O組成的四面體,其中硅氧四面體和鋁氧四面體構成了具有無限擴展的三維空間架狀構造。這種構造開放性較大,整個晶體內部有大小均一且相互連接的通道和孔隙,在這些孔道中占據有堿金屬陽離子和水分子。在沸石的四面體結構中,以鋁離子取代硅離子所造成的負電荷由Na +、K +、Ca2 +、Mg2 +等平衡,因為這些陽離子只是很松散地連接在晶體結構上,不夠穩定, 易與其它陽離子發生交換, 所以沸石具有較強的離子交換能力和吸附能力。由于沸石獨特的結構,其內部表面積很大,因此沸石對離子的吸附量很大。沸石內部的通道大小均勻、固定,小于其直徑的物質能被吸附,大于其直徑的物質則不能被吸附,所以其對離子和分子的吸附具有選擇性。這種選擇性和沸石的晶體結構有關,也和陽離子的有關特性(電荷數、離子半徑、水合度等)以及交換條件有關。

重金屬的毒性與其在土壤中存在的各種形態密切相關。土壤中的重金屬可分為交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳結合態、有機結合態和殘渣態,植物吸收的重金屬主要是交換態重金屬。控制土壤重金屬的有效形態,是降低植物對重金屬吸收的核心關鍵。沸石具有較大的比表面積和陽離子交換量,施加適當量的沸石可促進土壤中重金屬由交換態和碳酸鹽結合態向鐵錳結合態、有機態和殘渣態轉化,即由生物有效態向非生物有效態的轉化,降低重金屬在土壤環境中的生物有效性,有效地鈍化土壤中的重金屬,降低重金屬的可遷移性,增加重金屬污染土壤中重金屬離子的地球化學穩定性,從而減輕重金屬對動植物的毒害性,抑制植物對重金屬的吸收,維護土壤生態平衡,經濟有效地治理重金屬污染土壤。

研究表明在石灰性土壤中施入錳飽和沸石后,土壤中的錳較多地向有效性較低的殘留態轉化。王浩等研究了天然礦物對茶園土壤中鉛的固定作用,其結果表明施加一定量粒徑較小的沸石可有效降低茶園土壤中的交換態鉛和水溶性鉛。劉秀珍等研究了沸石在鎘污染土壤治理中的應用,結果表明沸石在輕、中度鎘污染的土壤中可以促進鎘向非生物有效態轉化。