一、Zeolite為何成為土壤修復的“良藥”？

近些年，沸石作為一種穩(wěn)定的吸附材料，由于其優(yōu)異的離子交換性能、吸附性能，在土壤修復中的應用受到越來越多的關注。從化學組成與晶體結構的角度來看，沸石是一種典型的硅鋁酸鹽，Si-O四面體和Al-O四面體是構成沸石骨架的初級結構單元；在沸石骨架中，其初級結構單元通過共用氧原子，相互連接形成多元環(huán)，構成了沸石骨架的次級結構單元；次級結構單元，通過橋聯(lián)的氧原子，進一步相互連接，可以形成籠形等不同構型的結構單元；籠形的結構單元通過不同的連接、排列方式進一步形成具有獨特孔道拓撲結構和尺寸的沸石骨架結構。

沸石的骨架中充滿著空腔和孔道，最大孔隙率可達到50%，孔道中常吸附有水分子和可交換的陽離子，甚至陰離子。這些獨特的組成和骨架結構使沸石具有良好的陽離子交換容量和表面吸附能力，是一種很好的吸附劑。此外，沸石由于硅鋁酸鹽構成的骨架具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，沸石在被用于土壤修復的過程中，還具有骨架結構穩(wěn)定、修復效果持久、可適當調節(jié)土壤的pH和透氣性、對環(huán)境友好、無二次污染等優(yōu)勢，對于不同污染物質污染的土壤均有良好的修復效果，具有十分廣闊的應用前景。

二、天然沸石可用于土壤修復的優(yōu)勢

在目前全球已發(fā)現(xiàn)的四十余種天然沸石中，斜發(fā)沸石的儲量最為豐富。總體來說，天然沸石的主要成分為硅鋁酸鹽、水分子、可交換陽離子，還含有少部分雜質元素。幾種常見的天然沸石具有成本低，且與其他類型的吸附劑相比熱穩(wěn)定性和耐酸腐蝕性更好的優(yōu)勢;但是與合成沸石相比，其存在化學組成不一致、純度低等不足。

鄧世茂等人提出，沸石的硅鋁比，孔徑大小，陽離子類型、數(shù)量及位置都對其吸附能力有較大影響，可用一定的方法對天然沸石進行調控、改性，進而促進其有效孔道的利用及其離子交換能力的提高。常用的調控處理方法包括離子交換、酸/堿洗和熱處理法等。離子交換處理可以改變沸石骨架中陽離子的類型、位置、數(shù)量及孔道開放度，顯著提高沸石材料的離子交換容量。酸洗可以去除堵塞孔道的雜質，提高空隙率和吸附能力，但是隨著處理強度和持續(xù)時間的增加，會逐漸消除骨架結構中的陽離子，最終使結構脫鋁；堿洗可以改變沸石的孔徑和孔容，但高濃度或長時間的堿洗可能帶來沸石骨架的脫硅、脫鋁。熱處理可以脫去沸石孔道中的水分子，增大孔道開放度和有效孔隙體積。

總之，沸石具有比表面積大、陽離子交換容量大、化學穩(wěn)定性好、機械強度高且儲量巨大的特點，是一種很有前景的土壤修復材料。深入系統(tǒng)研究沸石對土壤中不同類型污染物的修復效果、影響因素，從原子級尺度揭示沸石材料在土壤修復中的構效關系及修復機理，構建沸石材料在土壤修復應用過程中的完整的認知科學體系，是未來科學發(fā)展的必然。