评估膨润土、沸石和海藻酸钠在尘土热点地区用于土壤稳定的效果

《Scientific Reports》：Assessment of bentonite, zeolite, and sodium alginate for soil stabilization in dust hotspots

　　

摘要

干旱和半干旱地区退化土壤产生的粉尘排放对环境和健康构成重大风险，因此需要采取可持续的缓解策略。本研究评估了膨润土、沸石和海藻酸钠作为土壤稳定剂在伊朗乌尔米亚湖周边三个主要粉尘热点区域（DS1、DS2和DS3）中的作用，以减少粉尘排放并增强土壤结皮层形成。土壤样品分别用2%、4%和6%（重量百分比）的膨润土和沸石处理，同时添加或不添加0.5%（重量百分比）的海藻酸钠。测量了结皮层厚度、平均抗压强度和最大抗压强度，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）分析来评估结构变化。结果表明，6%浓度的膨润土显著提高了土壤稳定性，使DS2区域的结皮层厚度和抗压强度分别达到15.22毫米和5260.42千帕。相同浓度的沸石也带来了中等程度的改善，结皮层厚度为10.11毫米，抗压强度为3333.94千帕，尤其是在质地较细的土壤中。添加海藻酸钠可以在较低膨润土浓度下增强结皮层形成，但对抗压强度的影响并不一致。FTIR分析证实了Si-(Al)-O和Si–O-Al伸缩带的增强，FESEM成像显示处理后的结皮层结构更加致密、具有更好的黏聚力。本研究对不同土壤质地的多个粉尘热点区域中的矿物稳定剂和生物聚合物稳定剂进行了新颖的比较评估。研究结果为选择符合特定场地条件的经济高效且环境可持续的土壤稳定策略提供了实际指导。总体而言，膨润土被证明是最有效的稳定剂，而沸石和海藻酸钠则具有互补的、针对特定场地的优势，有助于实现可持续的粉尘减排。