改良剂可以用什么代替(于立安博士：用固废修复盐碱地钱景光明)

Posted 2023-05-27

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改良剂可以用什么代替(于立安博士：用固废修复盐碱地钱景光明)

说明：本文作者于立安博士系北京生态修复学会秘书长

2022年12月5日，全球土壤日当天，联合国粮农组织举行第十次全体大会。粮农组织总干事屈冬玉在开幕致辞中表示，当今世界有三分之一土壤状况不佳，不可持续的土壤管理方法，使得这些土壤正在退化。

今年土壤日主题为“土壤，食物之源”。屈冬玉表示，当前，土壤及其肥力的作用，比以往任何时候都更加重要，应更关注保护土壤的问题，确保所有人的粮食安全，并使农业粮食系统的转型更加高效、更具包容性、更具韧性和更具可持续性。土壤修复迫在眉睫。

笔者认为，土壤修复可以结合固废处理的思路进行，这样做可以大大降低土壤修复成本，同时能大量消纳固废，拯救更多土地，一举数得。比如用石膏煤矸石就可以修复盐碱地。目前用于改良盐碱地的材料主要有石膏、脱硫石膏、磷石膏、石灰石、氧化钙、煤矸石和腐植酸等。磷石膏不仅有助于豆科植物形成根瘤，增加固氮量和提高作物产量，还可以增强树木细胞壁对病害的抵抗能力，促进植物生长。电气石可以显著降低莴苣中的镉和铜含量，用于含有重金属的盐碱地。黄铁矿废料和脱硫石膏不会给土壤造成污染和有毒物质积累等问题，可以作为石膏的替代品。脱硫石膏能不同程度地降低土壤对重金属的吸附，Cd解吸效果最佳是因为供试土壤可交换态Cd含量高，该形态最易受环境影响发生迁移。脱硫石膏主要影响可交换态和碳酸盐结合态的解吸。其机理是钙离子和可交换态重金属的交换吸附。

腐植酸是一种有机大分子两性物质，属于胶体物质。其阳离子交换量大，缓冲能力强，可以有效调节土壤pH值。此外，腐植酸还可以增强土壤透水保水性，改善土壤结构。科学家研究结果表明，腐植酸可以明显降低土壤中水溶性盐分含量，改良盐碱土及防止土壤盐渍化的效果显著。早在1995年，清华大学就与东京大学合作，在辽宁省沈阳市康平县开展了脱硫石膏改善盐碱土的24平米小型田间试验，取得了很好的效果显示了该技术的可行性。 1999年与内蒙古农业大学合作开展田间试验，地点在内蒙古土木左旗，占地3公顷。将玉米种植在经过脱硫石膏改良的贫瘠碱土上，获得了丰收。2005年，在宁夏自治区银川市千金农场选了1公顷左右的碱土，试验该技术在该地区的可行性。向日葵即使不施肥也能收获丰收。随后几年，该技术在宁夏自治区得到广泛应用。到2015年底，该技术应用的土壤总面积约为80km2。

科学家通过在复合肥料中加入一定量的脱硫石膏来研究其肥效的变化。结果表明，加入脱硫石膏后不会改变和影响复合肥料在土壤中的溶解性和溶解速度，而且施用加入脱硫石膏后的合肥可使农作物增产约24.6％。利用FGD石膏改善盐碱地，将利用脱硫石膏上千万吨，从而促进FGD技术的应用和污染治理产业的发展。此外，经过脱硫石膏改良后的盐碱地贫瘠面积大，适合种植农作物，这对农业发展和当地生态系统的改善都将大有裨益。清华大学徐旭常院士、陈昌和教授与东京大学定方正毅教授等学者合作利用脱硫石膏改良盐碱地。在我国辽宁省沈阳市康平县、内蒙古自治区呼和浩特市托克托县开展了田间试验并取得了显著的效果。之后，分别在中国北方的天津塘沽区、吉林省白城市、大安市、内蒙古扎莱德旗、河北省张北县、新疆阿克苏市等地分别进行了系列试验，到2015年底，改良土壤总面积达120 km2。处理过的土壤中之后，分别在中国北方的天津塘沽区、吉林省白城市、大安市、内蒙古扎莱德旗、河北省张北县、新疆阿克苏市等地分别进行了系列试验。到2015年底，改良土壤总面积达120 km2。

为了全面系统地总结项目形成的研究成果，为我国广大盐碱地区土壤改良与生态修复助力，王淑娟等撰写《脱硫石膏改良盐碱土壤技术研究与应用》一书。向我国老一辈科技工作者致以崇高的敬意！该书系统分析了利用脱硫石膏改良盐碱土壤的技术机理、反应速率及其影响因素、深入探讨了脱硫石膏对不同地区、不同盐碱类型和盐碱程度土壤的短期及长期改土、促生和增产效果，并从生态环境、技术经济和社会效益等角度对脱硫石膏改良盐碱土壤的综合效益进行了系统评价。科学家研究证实，利用脱硫石膏作为盐碱土壤的改良剂可显著改善原土壤的理化性质，有效提高土壤的固碳能力（有机碳含量提高约22.5％），增加植物的出苗率（增加约1.1-7.6倍）和植物产量（增加约1.1-13.9倍）。

虽然石灰和白云石通常用于改善土壤酸度，但它们既不经济也不环保，而且需要较长的时间才能显著改善土壤结构和物理性质。粉煤灰的物理化学性质，包括淤泥和粘土大小的颗粒、低堆积密度、较高的持水能力、有利的pH值和必要的植物养分来源等，使其成为土壤的潜在改良剂。此外，使用粉煤灰代替石灰可以减少二氧化碳排放，从而减少全球变暖。粉煤灰主要是碱性的，可用于缓冲土壤pH值。发现碱性粉煤灰在增加土壤pH值的过程中在化学上相当于约20%的试剂CaCO3。土壤pH值变化主要取决于粉煤灰和土壤的pH值，土壤的缓冲能力和粉煤灰中和能力。粉煤灰具有提高pH值的能力，因此使用率很高。另一方面，大多数含有低CaO含量的粉煤灰改善土壤酸度的潜力有限。科学家将粉煤灰添加至重金属污染的土壤中，微生物的生物量和呼吸有所降低，关键的土壤酶活性增加，微生物的胁迫性降低，并且在其与污水污泥、家禽和动物粪便等混合对土壤重金属钝化效果明显增强。粉煤灰对土壤pH值的改善在带来大片土壤方面具有巨大作用，包括非生产性土地、荒地、矿山弃土等。

总之，科学利用固体废弃物来修复盐碱地，是一件钱景光明的好事：不但可以从消纳固废中产生价值，还可以让修复好的盐碱地为人类带来更好的价值！