本研究測試了使用天然沸石修復重金屬(Cu、Cd、Ni、Pb 和 Zn)污染的污泥改良土壤的有效性。此外,通過溫室試驗斜發沸石固定重金屬的效率,以及可交換沸石陽離子(Ca、K、Mg 和 Na)對土壤和植物健康的影響。
斜發沸石主要含有 Na 和 K 可交換陽離子,含有 10-15% 的雜質(石英、方石英等)和低含量的重金屬(< 25 mg/kg)。批次平衡研究表明,在受控 pH 值和接觸時間實驗下,斜發沸石可有效去除合成金屬水溶液中的 Cd、Cu、Ni、Pb 和 Zn。對于 pH 5.5、5.6,重金屬在與 10 mg/l 混合金屬溶液接觸的前 10 分鐘內發生快速去除。不同接觸時間的斜發沸石選擇性為:Pb > Cu > Cd > Zn > Ni。
這些實驗還證明了 Na 和 K 釋放到混合金屬溶液中是接觸時間的函數。在每種情況下,增加混合金屬溶液的濃度都會導致金屬選擇性發生變化,突出重金屬對沸石交換位點的競爭。使用含有超過英國指南的重金屬的污泥改良土壤 (RFC),地球化學分餾研究表明 Cu、Zn 和 Ni (43-67%) 與殘留部分顯著相關,Pb 和 Cd 主要與 Fe 相關和氧化錳分數(分別為 52% 和 61%)。有趣的是,Cd 也與可交換部分 (29%) 顯著相關。
含有低于英國指南規定的重金屬水平的非污泥改良土壤 (RFU) 表明所有金屬主要與殘留部分 (50-100%) 相關。厭氧消化的脫水污泥 (ADDS – OX) 含有高于英國指導水平的 Cu 和 Zn,其中 Ni、Cu、Zn 和 Cd 主要與殘留部分相關 (54-100%),而 Pb 與有機部分相關 (53%)。使用多年生黑麥草和白三葉草進行綜合溫室試驗,將斜發沸石添加到污泥改良土壤(RFC 和 RFU/OX)和非污泥改良土壤(RFU 和商業泥炭-CP)中。在污泥改良土壤中增加沸石添加量不會顯著影響重金屬遷移率或 Cu、Zn 和 Pb 的生物利用度。兩種作物的污泥改良土壤 (RFC) 均觀察到土壤 Ni 的減少,僅黑麥草的土壤 Cd 減少。這可能是由于難以測量收集的介質中這些重金屬的低含量。添加沸石顯著增加了所有土壤中 Na 和 K 的濃度,這表明在這些土壤中可能發生離子交換與研究以外的成分,例如陰離子、有機復合物等。