加了粉煤灰基改良材料的鹽堿地稻田 王迎霞攝

◎本報(bào)記者 王迎霞 通訊員 楊保國(guó)

粉煤灰化學(xué)成分與土壤相似，以易于結(jié)構(gòu)改性的鋁、硅為主，且富含植物生長(zhǎng)所必需的中微量元素，具有制備土壤改良材料的天然優(yōu)勢(shì)。

——韓鳳蘭 北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授

7個(gè)月前還是寸草不生的鹽堿地，現(xiàn)在映入眼簾的是一片金燦燦的稻田。能讓鹽堿地里長(zhǎng)出作物，要?dú)w功于一種基于粉煤灰研制而成的新材料。

10月10日，在寧夏農(nóng)墾賀蘭山農(nóng)牧場(chǎng)，由中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所和北方民族大學(xué)聯(lián)合研發(fā)、寧夏科技廳立項(xiàng)支持的“粉煤灰基土壤調(diào)理劑鹽堿地改良技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用項(xiàng)目”舉辦了成果展示。

測(cè)試人員從種植面積340畝的試驗(yàn)田中隨機(jī)取樣，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水稻生長(zhǎng)情況。最終，未改良的對(duì)比田畝產(chǎn)496斤，加了3噸粉煤灰基改良材料的稻田，畝產(chǎn)則高達(dá)1439斤。這一檢測(cè)結(jié)果令科研人員非常欣喜。

成分與土壤相似，具有制備土壤改良材料的天然優(yōu)勢(shì)

粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，主要來(lái)源于以煤粉為燃料的火電廠和城市集中供熱鍋爐。粉煤灰中未燃燒的有機(jī)物含碳量較高，易對(duì)環(huán)境造成污染。

當(dāng)前，我國(guó)粉煤灰年排放量近6億噸，后續(xù)以低端利用為主，利用率僅70%，累計(jì)堆存超30億噸，且以每年2億噸的速度在增加。粉煤灰占用大量土地，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，粉煤灰主要堆存于寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等地。這些地區(qū)也是我國(guó)干旱半干旱地區(qū)，土壤鹽堿化嚴(yán)重。僅寧夏鹽堿面積就達(dá)260萬(wàn)畝，占耕地面積的40%，亟須土壤改良。

其實(shí)，作為固廢，粉煤灰并非一無(wú)是處。

“粉煤灰化學(xué)成分與土壤相似，以易于結(jié)構(gòu)改性的鋁、硅為主，且富含植物生長(zhǎng)所必需的中微量元素，具有制備土壤改良材料的天然優(yōu)勢(shì)?！北狈矫褡宕髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授韓鳳蘭告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

針對(duì)寧夏地區(qū)粉煤灰產(chǎn)生量大、傳統(tǒng)途徑難以消納、大面積鹽堿化土地亟待改良的現(xiàn)狀，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所和北方民族大學(xué)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次提出了粉煤灰無(wú)害化和定向選擇性活化后用于鹽堿化土壤改良的新思路。即采用粉煤灰改性與多養(yǎng)分協(xié)同集成技術(shù)制備粉煤灰基新型土壤調(diào)理劑，開(kāi)展鹽堿地改良系統(tǒng)研究，修復(fù)鹽堿土壤，并同步實(shí)現(xiàn)粉煤灰的大宗消納。

采用特殊結(jié)構(gòu)材料，從根源上解決土壤鹽堿化問(wèn)題

循環(huán)、綠色、低碳，這是團(tuán)隊(duì)始終秉承的發(fā)展思路。

據(jù)介紹，研發(fā)初期，他們深入分析了鹽堿地形成機(jī)理和鹽堿對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響，決定摒棄鹽堿地改良目前普遍采用的大水漫灌洗鹽排鹽的傳統(tǒng)方法，提出了創(chuàng)新性技術(shù)路線(xiàn)，即采用特殊結(jié)構(gòu)材料抑制鹽堿向地表遷移，從根源上解決土壤鹽堿化問(wèn)題。

粉煤灰重金屬深度脫除、粉煤灰定向活化、鹽堿土壤結(jié)構(gòu)再造、土壤養(yǎng)分平衡……在多個(gè)核心技術(shù)取得突破后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了粉煤灰基鹽堿地改良新材料制備及應(yīng)用技術(shù)。

隨后，團(tuán)隊(duì)連續(xù)3年開(kāi)展了近千畝的大田試驗(yàn)驗(yàn)證與應(yīng)用示范研究，取得了良好效果。他們還進(jìn)行了調(diào)理劑制備放大實(shí)驗(yàn)，查明放大規(guī)律及核心設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，并完成大田實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為大范圍鹽堿地改良提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。

“今年3月份的時(shí)候，這里還什么都不長(zhǎng)，當(dāng)時(shí)土壤pH值高達(dá)10.4，鹽化度達(dá)到5.6克/千克。經(jīng)過(guò)一個(gè)種植季的改良，目前土壤pH值降到了8.4，鹽化度也銳減至0.8克/千克，該鹽堿程度可滿(mǎn)足絕大多數(shù)作物生長(zhǎng)需要?！敝袊?guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員馬淑花表示，改良后的土壤重金屬含量完全符合《GB15618-2018土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的要求，收獲的作物重金屬含量也符合國(guó)家關(guān)于食品中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)。

馬淑花指出，該項(xiàng)技術(shù)如在全國(guó)大面積推廣，不僅有望實(shí)現(xiàn)粉煤灰固廢“零排放”，而且能增加我國(guó)農(nóng)田有效供給3億畝以上，對(duì)于煤電行業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展及“雙碳”戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施均具有重要意義。