近年來，隨著我國工業的快速發展，土壤環境問題日漸突出，采取必要措施治理土壤環境污染迫在眉捷。用于土壤改良的方法有很多，特別是用非金屬礦物，它除了本身含有改善土壤所必需的鈣、氮、磷、鉀以及各種微量元素之外，同時還具有特殊的物理化學性質，如陽離子交換性質、吸附性、酸堿性等特點，以此來改善土壤的物化性能，改良土壤的結構與性能，改善土壤的通透性等，使土壤能更好地適合作物生長。
　　目前，世界各國利用沸石、膨潤土、蛭石、珍珠巖、高嶺土、凹凸棒石、硅藻土、伊利石等非金屬礦物作土壤改良劑效果較好，并且也越來越受到重視。
 
1、沸石

　　沸石是堿金屬和堿土金屬構成的含水鋁硅酸鹽礦物，骨架構造比較空疏，有許多大小均一的孔道及空腔。沸石分子中具有獨特的孔道結構，以及孔道中含有大量可用于交換的陽離子，使沸石具有很高的選擇性陽離子交換量，并含有Ca、Mg、Na、K、Fe、Cu、Cr等20余種植物生長所需的常量和微量元素。
　　沸石可控制肥料中的銨和其他陽離子的釋放，以及可使土壤中需要的陽離子保留較長的時間。沸石粉可以改善土壤結構，提高土壤滲透性，提高離子交換容量，吸收較多的植物營養元素，延長化肥的作用期限，具有保水、保氨、保鉀作用，使土壤中的無效磷轉化為有效磷，防治土壤營養貧缺障礙，防治土壤酸化、干旱與沙化，提高土壤的pH值，提高水分的滯留能力，具有“儲運”水分的良好功能。在雨季將水分固定在結構中，在旱季將結構中的水分釋放出來。
　　沸石還可與土壤中有毒的重金屬（如鉛、鎘、汞等）相結合，避免其進入作物中危害人、畜，防治土壤污染。目前，沸石已成為重要的非金屬礦物土壤改良劑。
 
2、膨潤土

　　膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分，具有層狀結構的含水鋁硅酸鹽礦物。膨潤土富含動植物所需的常量和微量元素（K、P、Na、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn等），具有極強的陽離子吸附作用，是優良的保肥材料。
　　膨潤土具有較強的保水能力以及良好的粘結性，對協調土壤的水肥氣熱有良好的效果。在土地耕作上，利用膨潤土可以改善土壤結構，吸收大量的水、肥、腐植酸、有機質，降低砂質土的孔隙度與滲透性，同時，其具有很強的離子交換能力，可使各種肥料以易吸收形式賦存于土壤中，實現養分和微量元素在土壤溶液與作物間的平衡交換。
　　膨潤土還可以改善酸性土壤，它能明顯地提高土壤的pH值，而且隨著膨潤土含量的增加而升高；膨潤土能明顯地降低土壤活性酸含量，且隨著膨潤土含量的增加而降低。此外，膨潤土還能吸附毒性物質，阻止毒素進入作物。
膨潤土作為土壤改良劑，除了用于農田之外，目前用于沙質地或砂壤土的改良研究較多。膨潤土具有良好的抗滲性、抗凍性、壓縮性固結性、對沙土的穩定性、密實性、保水性，可以永久性抵消沙化土的種種缺陷。因此，在沙土中加入膨潤土，可以防止沙土中的水、肥流失，固結沙粒，有利于固沙植被生長，改善沙化土地的生態環境。
 
3、蛭石

　　蛭石為含鎂、鐵質鋁硅酸鹽的次生變質礦物，系由云母類礦物熱液蝕變或風化作用形成的再生礦物，由綠泥石、水云母和粘土礦物之類晶格層狀礦物組成，具有沸石和某些粘土的離子交換性能。蛭石通常為片狀、鱗片狀集合體。蛭石的層間結構中，含有可交換陽離子與層間水，加熱時體積膨脹。
　　蛭石作為土壤改良劑，特別是對粘度高的塑性土壤具有明顯效果，膨脹蛭石具有高度的持水能力與片狀結構，使土壤通氣良好。蛭石的陽離子交換能力強，在分子結構中可以保持養分，然后緩慢釋放到生長介質中，故作為水果、蔬菜、植物生長的分離隔層；低密度的蛭石，可以改善土壤的滲透性和保水性，改善水的滯留和通風，易控制土壤中有益元素的吸收和解吸，對土壤也具有良好的保溫效果。
　　用蛭石作泥炭土的潤濕劑或泥土的調節劑，可使酸性土變中性土，起到緩沖作用，可防止土壤pH值的急劇變化。
蛭石更多地還用作肥料和農藥的載體，吸附對土壤有害的重金屬，它可以作為重金屬元素的吸收劑和固定劑，從而減少作物中的重金屬含量口引。并且蛭石對干旱地區沙質土壤的改良效果更為突出。
 
4、珍珠巖

　　珍珠巖包括珍珠巖及與其類似的黑曜巖、松脂巖三種巖石類型，主要由酸性玻璃質組成，95%是玻璃相，其中65%～75%為無定形石英。膨脹珍珠巖顆粒具有無數不規則的密閉氣孔，蜂窩狀結構很發達，具有吸附性、吸水性、透氣性、疏松性、保墑性、貯存（肥、水）性和無菌性等綜合優良特性。
　　珍珠巖最突出的物理性能是膨脹性，將珍珠巖原料破碎至一定粒度，在驟然加高溫度（1000～1300℃）條件下，其體積迅速膨脹4～30倍，成為“膨脹珍珠巖”。將膨脹珍珠巖施加在保水性差的砂地、粘土地，可以防止水分損失，提高肥效，提高土壤保墑率。因其導熱系數小，施于土壤中，可使瓜根類作物隔熱避暑，防止退化，提高產量，并可以顯著提高作物的越冬成活率。
　　用普通方法加珍珠巖粉到雞糞或牛糞中，形成糞粒以改良土壤，既可以使土壤保持適當的水分和通風程度，又能保證土壤有良好的結構，不斷地供給植物養分。
此外，珍珠巖自身含有一定量的鈦、錳、鎂、鉀、磷、硅、鐵、鈣等植物所不可缺少的微量元素，這恰好為農作物生長發育提供了很好的條件，滿足作物對水、肥、氣、熱的要求。
 
5、高嶺土

　　高嶺土屬于1:1型的硅鋁酸鹽粘土礦物，其晶架結構由一層硅氧片和一層水鋁片重疊而成。高嶺石具有粘土礦物特有的吸附性、多孔性和表面酸性。高嶺土可用作化肥、農藥、殺蟲劑的載體，因為其顆粒表面具有微細孔隙，有一定的吸附性，對氮、磷、鉀和有機碳的吸附和解吸，這樣可以充分利用粘土礦物資源，改善化肥的使用效益，營造良好的生態環境，也為高效環境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科學依據；對污染土壤的重金屬離子鉛、鎘，也有較好的吸附作用。
 
6、凹凸棒石

　　凹凸棒石是一種堿土金屬的含水層鏈狀鎂質硅酸鹽黏土礦物。凹凸棒石具有獨特的孔結構，這種固有的結構特征，使凹凸棒石表現出較好的吸附性能，以及大的比表面積和分散性能。可利用凹凸棒石的吸附能力，與土壤中的重金屬鎘、銅發生離子交換作用，固定土壤中的鎘、銅，防止其在土壤中遷移，進入植物體內；也可以作為放射性物質和有毒氣體的吸附劑，它可以吸附水溶液中的鈾。
　　另外，凹凸棒石黏土具有極好的粘著力，強的油吸附能力和低密度，可以作為土壤中肥料結塊的調節劑。用酸處理過的凹凸棒石黏土，能有效地防止硝酸銨、硫酸銨、尿素等氮肥中氮的損失。凹凸棒石黏土在農業上的開發趨勢，是土壤的保水保肥領域。
　　2018年8月18日，海瑞達臨澤生產基地舉行奠基儀式，該項目一期將于2019年建成2萬噸凹凸棒石保水劑生產線一條、一萬噸保水多功能肥生產線一條。
 
7、泥炭

　　泥炭是比較穩定的有機-無機（礦物物質）復合體，具有纖維狀或顆粒狀結構。泥炭所含的礦物中包括鈣、鎂、硅及其它多種微量元素（如硼、鐵、錳、鋅等）。而且，泥炭有機質、腐殖酸含量高，纖維含量豐富，疏松多孔，通風透水性是制作土壤的改良劑、植物生長刺激素、有機-無機復合肥料的最有效的原料資源。
　　泥炭比表面積大，吸附螯合能力強，有較強的離子交換能力和鹽分平衡控制能力，是良好的作物栽培基質。泥炭腐殖酸的自由基屬于半醌結構，既能氧化為醌，又能還原為酚，在植物體的氧化還原中起重要作用，有較高的生物活性、生理刺激作用和較強的抗旱、抗病、抗低溫、抗鹽漬的作用口。泥炭具有吸附特性，是土壤中重金屬離子的高效廉價的吸附劑。
　　另外，泥炭制作成泥炭營養土，它可用在沙漠、海島、鹽場等地種植蔬菜花卉，來改善生活條件和生存環境?？傊嗵亢卸喾N有益組分，具有良好的物理、化學、生物等特性，所以在農業生產中應用前景十分廣闊。
 
8、其他礦物

　　另外，還有許多非金屬礦物因本身具有某些特殊的性質，而被用于土壤改良中。如伊利石由于含鉀量較高，可作為鉀肥原料，直接或與農家肥混合施于土壤中，即可達到增產效果。
　　在干旱地區的土壤中施入硅藻土，可以減少水分的蒸發，使土質疏松，種植塊根作物增產顯著，同時硅藻土也是一種高效的肥料載體。
　　石灰巖主要成分為碳酸鈣，富含堿性組分CaO、MgO，因此可用來改良酸性土壤，提高土壤肥力，改變土壤板結。
 

土壤修復有望成為非金屬礦物功能材料發展新方向

　　《建材工業發展規劃（2016-2020）》中亦明確指出：要重點開發基于非金屬礦物用于環保治理等方面的礦物功能材料。發展用于環保的膨潤土和高嶺土吸附材料、海泡石土壤改良劑、凹凸棒粘土土壤改良修復材料等。
　　非金屬礦物在土壤保護中的應用，是非金屬礦物在農業領域中應用的一個重要內容。非金屬礦物肥料有其獨特之處，具有一般單一的氮、磷、鉀肥無可比擬的優越性。它們不僅可以提供土壤缺少的營養元素，而且可以改良土壤特性，提高土壤宜耕、宜種，增加土壤抗干熱保水肥能力，活化土壤，提高肥力，且成本低，無污染。
　　非金屬礦物因其本身具有的特性，它們在農業領域的土壤改良、農用肥料等方面，發揮了重要的作用，具有其他任何材料都無法比擬的優勢。某些粘土礦物具有較強的膨脹性、粘性，與沙粒均勻混合，即可變成能保水的種植土。利用非金屬礦物特別是粘土類礦物治理沙漠，改良沙化土壤，再造秀美山川，決不是夢想，抓住這個機遇，將會在推動西部大開發的事業中有大作為。
　　另外，利用現代技術，綜合利用不同非金屬礦物的特性，研究多種非金屬礦物復合物及其改性產物，在土壤環境保護中的應用，也具有重要的意義。
　　土壤污染的迫切性和重要性，以及國家環保、建材等相關政策的支持，這將是非金屬礦功能材料大力發展的契機。
 
來源：重視非金屬礦物在土壤環境保護中應用，作者：劉紅等
編輯整理：粉體技術網
 

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