-
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
火山浮石废料与沸石化凝灰岩在农业应用中释放Mn2+ 的潜力比较研究
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年06月13日 来源：Microporous and Mesoporous Materials 4.8
编辑推荐：
本研究针对采矿废弃物资源化难题，创新性评估火山浮石废料(PUM)作为锰载体在叶面施肥中的应用潜力。通过动力学和等温线模型分析Mn2+ 富集释放特性，发现尽管PUM非晶质含量高达87.5wt%、沸石矿物含量仅0.80wt%，但其对Mn2+ 的亲和力显著优于富含斜发沸石的沸石化凝灰岩(CHA)，能实现更高理论阳离子交换容量(t.CEC)饱和率(65.2% vs 18.4%)，为农业废弃物资源化提供新思路。
在农业生产中，锰作为关键微量元素参与植物光合作用和酶活化过程，其缺乏会导致叶片黄化、产量下降等典型症状。当前农业实践中，锰补充主要依赖可溶性锰盐（如MnSO4
·H2
O）或螯合锰（Mn-EDTA），但存在易淋失、成本高（Mn-EDTA达20-22�/kg）及土壤污染风险。与此同时，采矿行业每年产生超千亿吨固体废弃物，其中粒径<3mm的浮石废料因商业价值低面临处置难题。如何实现环境友好型锰肥开发与矿业废弃物增值利用，成为可持续发展领域的重要交叉课题。
意大利研究团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表的研究，创新性地将火山浮石废料(PUM)与传统沸石化凝灰岩(CHA)进行系统对比，评估其作为锰载体的农业应用潜力。研究采用X射线衍射定量分析、阳离子交换容量测定、SEM-EDS元素分布成像等材料表征技术，结合动力学模型（Elovich、Weber-Morris粒子内扩散）和等温线模型（Harkins-Jura、Freundlich），系统评估了两种材料在模拟农业条件下的Mn2+
富集释放特性。
材料特性分析显示，PUM虽以非晶质为主（87.5wt%），仅含0.80wt%方沸石，但其理论阳离子交换容量(t.CEC)的Mn2+
饱和率高达65.2%，远超CHA的18.4%。动力学研究表明，PUM在5分钟内即可达到85%饱和，而CHA需1小时。等温线模型揭示PUM具有稳定的I型吸附曲线，不同固液比下富集量差异仅0.43mg/g，显著优于CHA的II型曲线（最大差异2.39mg/g）。释放实验中，PUM在模拟地下水中的Mn2+
释放量达30.4%，是CHA（13.8%）的2.2倍，且15分钟即可释放64%总量。
研究创新性地提出，PUM的优异性能源于机械研磨激活的非晶质表面活性位点，其介孔结构提供的大比表面积（18.005m2
/g）和负zeta电位促进了Mn2+
吸附。经济性分析表明，利用浮石废料（0.015�/kg）开发的锰肥成本将显著低于Mn-EDTA，同时解决废弃物处置难题。该研究为设计缓释-速释组合型叶面肥料提供了理论依据，PUM的快速释放特性可应对急性缺锰症状，而CHA的持续释放则维持长期营养供给。
这项研究的重要意义在于：首次系统论证了非晶质主导的火山浮石在微量营养元素载体方面的独特优势，打破了沸石材料在农业应用中的传统认知；建立了矿业废弃物高值化利用的新途径，符合欧盟循环经济行动计划（CEAP）要求；提出的"废物-肥料"转化模式，为同时解决环境治理与农业可持续发展提供了双赢方案。未来研究可进一步优化PUM/CHA复合比例，开展田间验证试验，并探索其对其他微量元素的负载性能。
生物通微信公众号
知名企业招聘
