土壤是組成大自然環境中非常重要的一部分,它能為耕作農作物提供機械支撐能力,還可以為農作物提供所需要的水、肥、氣、熱等要素。一旦土壤受到污染,可降低農作物產量和質量,污染地下水等間接影響人類的健康。
在國內隨著經濟的發展和資源的利用。土壤受到污染也日益加重。特別是在重工業密集區、石油開采區,農藥化肥播撒區等都是污染土壤高危區。隨著城市布局的調整,一些重工業企業如冶煉、化工、電鍍、電子等從城市中搬遷到遠郊。在此遺留在城市中企業原場地的土壤受到企業產生的廢水、廢氣、廢渣的污染。其土壤中可能含Cr,Hg,Pb,Zn,Sn,Cu等重金屬和其它的污染物。例如:位于沈陽張士灌區長期用含工業廢水對其灌溉,導致其灌區土壤重金屬污染和該區水稻中重金屬Cr含量超標。Cr含量過量會造成植物根系對水分和養分的吸收減少,植物的生長受阻。重金屬污染物在土壤中可移動性差、存留時間長、發生隱蔽、污染緩效性和不可逆性等特點,而它不能完全被自然界的生物及微生物自然降解。
給接下來土地的在開發利用造成了麻煩。防治土壤污染和處理一直是國內外的焦點研究課題,而嚴重的土壤污染已經成為阻礙城市可持續發展再利用的因素,急需對污染的土壤進行修復處理。
污染土壤修復與治理技術的研究起步于20世紀70年代后期,但是我國對土壤的修復治理的研究起步較晚,與歐、美、澳、荷、日等國家存在著相當大的差距。目前國內外多數應用的土壤修復技術包括生物修復技術、換土修復技術、固化修復技術等為主要的修復技術路線。幾種修復方法在實際應用過程中都能達到一定的生態效益和環境效益,但也存在著一些缺點。在國內急需一種投資少、效益高、消耗少及處理人員無需直接接觸污染土壤,且具有技術流程簡單的處理技術。
沸石是沸石族礦物的總稱,是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物。按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種,按孔道體系特征分為一維、二維、三維體系。任何沸石都由硅氧四面體和鋁氧四面體組成。
自然界已發現的沸石有30多種,較常見的有方沸石、菱沸石、鈣沸石、片沸石、鈉沸石、絲光沸石、輝沸石等,都以含鈣、鈉為主,它們含水量的多少隨外界溫度和濕度的變化而變化。
其對人類的最大貢獻要數前蘇聯切爾諾貝利核電站事故、日本福島核電站泄漏事故,在這兩次重大災難處理中,兩國均大量使用了沸石吸附去除放射性物質,除去效果可達87%以上!在嚴重的核電站泄漏地球鋪滿沸石,5年后就能長出小草,20年后人類就可以正常進入。沸石的主要成分的安全性已被俄羅斯衛生部藥理委員會進行的分析所確認,同時也被世界紅十字會俄羅斯分會唯一認可,同意將紅十字標志用于該產品的商標中。沸石目前已經應用于全球范圍內的土壤修復、污水處理、畜牧業飼料、醫療保健、日用化工、放射物處理、環保建材。
實際上,沸石在土壤修復領域中也發揮著巨大的功用。沸石土壤修復是通過沸石與重金屬元素發生吸附、離子交換等反應,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,降低其生物有效性以及在土壤中的遷移性,減少農作物吸收污染物質和向食物鏈轉移的風險,避免人們食用受污染的農作物而產生的中毒威脅。
因為沸石具有耐輻射性,因此對鍶、銫等放射性元素具有極好的去除作用,這是其他修復藥劑或環保材料所無法實現的功能。另外,沸石具有極強的吸附性、離子交換性、催化性、耐酸堿性,且無毒無害無殘余,對土壤污染治理、改善土壤貧瘠化、鹽漬化、解決土壤板結等題具有顯著效果,是治理土壤污染,發展綠色農業、有機農業的理想產品。沸石土壤修復可適用于大田等農業土壤、重金屬污染土地、放射性污染場地、次生鹽漬化土地等,能有效去除土壤內的鎘、鉻、汞、鉛、砷等重金屬污染物,去除率可高達92%-96%,適用于包括林木、花卉、中藥材、茶葉、煙草等在內的農作物。