沸石土壤活化劑（四大土壤修復改良領域）

2023-10-12 23:49:57 1

沸石作為一種天然的鋁矽酸鹽礦物，其晶體結構是由矽（鋁）氧四面體連成的三維格架組成。在沸石內部矽鋁氧組成的骨架中有很多形狀規則的空腔和連接空腔的通道，因此沸石有著巨大的內外比表面積！作為一種新型環保材料，沸石因其獨特的晶體結構而具有較強的離子交換能力和吸附能力，目前作為一種效果良好的土壤改良劑引起了人們的廣泛重視。

【離子交換性】

在沸石四面體結構中，其內部的陽離子不夠穩定，易與其它陽離子發生交換，因而使沸石具有較強的離子交換性。另外，沸石中含有的Na 、Ｋ、 Ca2 等陽離子與晶體格架中的其它質點結合得並不緊密，可與溶液中的其它陽離子進行可逆交換，依託於這種較強的鹽基交換能力，可以將沸石作為改良鹽鹼地的優質材料。

【選擇吸附性】

另一方面，由於沸石獨特的物理結構，因此其對離子也具有較大的吸附量。沸石內部的通道大小均勻、固定，孔徑大小為 0.3~1.0nm，小於其直徑的物質能被吸附，大於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。

沸石在土壤修復改良中的應用

沸石具有優良的離子交換能力和吸附能力，當前作為一種環境友好型的土壤改良劑被廣泛應用於生態有機農業、城鎮土壤汙染改良、固廢的存儲處理、人造土壤修建等多個土壤修復改良領域，其對改善土壤質量和農業生產具有十分重要的社會、經濟價值。

在生態、有機農業中的應用

【土壤結構改良】

由於沸石顆粒密度小、孔隙度較大，將天然沸石摻入土壤，可以疏鬆土壤，增加土壤孔隙度和透氣性，改善土壤性狀。俄羅斯等國的科學家相繼對沸石進行了大規模試驗與研究，發現沸石具有的強大吸附性能、離子交換性能與緩衝性能能夠使其對土壤汙染進行修復改良，選擇性地吸附氨，硫化氫，甲烷，二氧化碳，碳氫化合物，苯酚，外毒素和內毒素，重金屬，放射性核素和某些微生物，同時釋放植物必要的微量元素，提高土壤肥力，促進植物的新陳代謝。

沸石對土壤化學性質的影響

來源自：李華興《沸石對土壤養分生物有效性和土壤化學性質的影響研究》

【增強肥料控釋作用】

另外，沸石，還能夠作為肥料的「存儲罐」，鎖住硝酸鹽，磷酸鹽，鉀及其他養分，與化肥混合或者作為複合肥施用後，可使肥料效率提高20-40%，並且沸石可以依託於自身特性，將肥料轉化為作物、植物易消化的形式，並保持肥料直至根系吸收，防止鉀，磷，氮，鐵的浸出，改良土壤性能，顯著降低農業種植成本。

慄印環等人通過試驗證明，在土壤中添加沸石後，沸石能夠對肥料進行有效控釋，同時不會破壞沸石成分，促進肥料釋放速度加快，增加農作物的產量與質量，提高土壤利用率，使用效果良好。

（沸石對部分肥料的控釋曲線圖）

應用優勢

● 可種植環保產品；

● 提高植物的發芽率和成活率；

● 提高各種蔬菜，水果和草藥的生產率；

● 改善土壤的結構和滲透性

● 恢復土壤中的自然生化過程；

● 提高植物的發芽率和成活率；

● 調整其酸度；

● 發展有益的菌群

可阻止排除的有害成分

● 放射性核素；

● 農藥；

● 除草劑；

● 氯；

● 氨；

● 重金屬（包括99％的鉛，64％的汞，96％的銅，97％的鈷）；

● 用微量元素和宏觀元素增強植物的飽和度；

城鎮土壤汙染中的應用

如今伴隨著工業文明的快速發展，除了農業用地，城鎮地區的土壤亦承受著同樣巨大的汙染問題，工業工廠的排放，汽車尾氣，酸雨，化肥，家庭垃圾和其他汙染物使城市中的綠植存活於土壤中。並且由於採礦、冶煉、未經有效管理的快速工業生產等排放的廢氣物以及汙灌、汙水、殺蟲劑的廣泛使用，使得土壤中積累了大量的重金屬，土壤環境中重金屬物質具有毒性強、難降解、具有積累效應等特徵，且可通過食物鏈危害到人類生命。

在城市需修復改良的土壤中添加沸石，能夠有效吸附重金屬等物質，Zorpas等通過研究發現，在汙泥、土壤中添加沸石，隨著沸石含量（0-30%）增加，混合物中的重金屬等有害物質濃度明顯減少。

應用優勢

● 避免昂貴的土壤置換；

● 完全恢復城市甚至重度汙染土壤的肥力；

● 使城市綠化過程更加有效和經濟；

● 為城市提供健康的長期種植綠地並恢復公園面積

可阻止的有害成分

● 農藥；

● 除草劑；

● 二噁英；

● 重金屬鹽；

● 石油產品；

● 多氯聯苯（PCB）；

● 有毒化合物

恢復土壤自然生化過程

● 使其酸度和菌群正常化；

● 提高花卉，灌木，樹木的成活率；

● 加強植物的根系，防止腐爛；

● 提供必要的微觀和宏觀的植物營養元素；

● 促進開花和發育；

● 消除地下水汙染；

● 使城市水域無汙染

固體廢棄物存儲處理中的應用

城市每天大量產生的固體廢棄物會產生難以估量的有毒物質，其包括汞，鉛，鐵和其他重金屬和有害化學物質以及放射性核素的離子，當這些有害物質傳遞到土壤、水、植物、空氣中，均會對人們的健康安全造成巨大的危害。

沸石對重金屬離子及其他有害物質具有較強的吸附能力和離子交換能力，因此逐步被廣泛應用於固廢汙染修復領域中。將其施用於放置固廢的土壤中（如垃圾掩埋場等場所），可有效對重金屬物質、不可降解的成分進行吸附、分解，以最大程度上消除汙染。並且由於沸石具有較強吸附性，因此還能夠阻止有害氣體大量排放至空氣中，同時也可消除固體廢物積累和分解過程中產生的難聞氣味。

人造土壤的應用

美國華盛頓大學的地貌學家大衛·蒙哥馬利說過，人類一直以來都在面臨著土壤危機，其認為，古希臘和古羅馬文明就是由於土壤的大量消耗而被淹沒在歷史的塵埃之中。他警告說，目前地球上的土壤正在以它所能再生的至少20倍速度被侵蝕。當前，大量科研人員在找尋更加適合的材料來修補「貧瘠」的土壤，其中沸石就是優秀的「備選方案」之一。

俄羅斯研究人員認為，沸石十分適合在人工區域（島嶼）中創建土壤層，因為這些島嶼通常是由回收廢物和建築廢物組成的。並且沸石固有的特性，使其不會被腐蝕，並且具有優秀的環保性能，同時可以對存在的土壤起到防護作用。並且如果在其上面種植植物，也可以促進綠植加速生長，起到防風加固的作用。並且經試驗證明，沸石可以替代任何表面和任何氣候條件下的土壤，其優勢如下：

應用優勢

● 平衡並中和PH；

● 無菌菌群；

● 不結塊，不碎；

● 抵消真菌培養物和病原細菌的生長；

● 具有獨特的微量元素結構；

● 可以在很寬的溫度範圍內工作而不會塌陷；

● 能夠吸收和保留水分

總之，由於天然沸石具有巨大的吸附容量與較強的離子交換性能，隨著人們對沸石在土壤改良中認識的逐漸深入，對其應用範圍逐漸加大，並得到了良好的使用效果。但在實際應用中，亦應對沸石進行嚴格篩選，了解土壤的性質，掌握好沸石用量，從而最大化發揮其改良土壤的功效。當前，國內外相關科研機構、沸石企業也在更加廣泛、深入地研究沸石的特性與功能，從而為其未來應用開創更廣闊的的市場。

（數據來源自：知網、萬方、維普；部分圖片來源自網絡）