工業(yè)廢棄物讓堿土“變綠”
工業(yè)脫硫廢棄物能“種”出綠色無污染的食品？乍聽起來頗有些不可思議。然而更為神奇的是，提供作物生長的“母體”，竟然是上百年寸草不生的鹽堿地。
“這不是天方夜譚。”中國工程院院士、清華大學(xué)教授徐旭常告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者，“清華大學(xué)開展‘燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A化土壤’的研究已逾10年。通過規(guī)模化推廣實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用脫硫廢棄物將堿土變?yōu)榫G色耕地切實(shí)可行。”
拓展“18億”，增加綠色新耕地
“該技術(shù)的大規(guī)模推廣，不但能解決每年數(shù)千萬噸的脫硫廢棄物污染，更為重要的是，它將為我國新貢獻(xiàn)1億畝耕地。”徐旭常強(qiáng)調(diào)。
據(jù)相關(guān)資料顯示，我國耕地從2001年的19.1億畝下降到2006年的18.27億畝，并且數(shù)量仍逐年減少。
18億畝耕地紅線岌岌可危。然而，我國卻仍保有大約5.27億畝鹽堿土地，其中1.14億畝為堿性土地。在現(xiàn)有耕地快速減少的背景下，這些潛在耕地彌足珍貴。以自古富庶的寧夏平原為例，鹽堿化土壤面積已占其黃河灌區(qū)總面積的49.3％。
“因此，從戰(zhàn)略上講，鹽堿土壤的改良是解決目前耕地危機(jī)最經(jīng)濟(jì)、簡便的手段之一。”徐旭常說。
他還介紹，自上世紀(jì)90年代起，清華大學(xué)及合作單位在內(nèi)蒙古土默川平原、興安盟、寧夏銀川、吉林白城等地，將燃煤煙氣脫硫廢棄物用于規(guī)模化、連續(xù)性的堿化土壤改良，效果十分顯著。
截至目前，利用燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A化土壤的面積已超過12萬畝。實(shí)施范圍已經(jīng)覆蓋黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、天津、寧夏、甘肅、青海、新疆、山西等我國北方大部分省區(qū)。
此外，幾乎我國所有堿化土壤類型都適合改良，可生長的作物也多種多樣，推廣種植的就包括玉米、苜蓿、水稻、葡萄、枸杞以及大約10種樹木。
以內(nèi)蒙古土默川平原的2萬畝堿化土壤為例，經(jīng)過改良，不但荒蕪數(shù)百年的土地變綠，中低產(chǎn)田還變得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
“新改良的堿化地基本沒有人為介入，這些改良后的耕地絕大部分是綠色、無污染的。”清華大學(xué)教授陳昌和介紹說，“一次改造，理論上是一勞永逸的。因此，只要大規(guī)模推廣，新增1億畝綠色耕地指日可待。”
以堿改堿，顛覆傳統(tǒng)新理念
“美國同行聽到我們用堿改堿土取得突破，都吃驚地瞪大了眼睛。”談起3年前的美國之行，徐旭常頗為自豪，“美國人主要利用脫硫廢棄物改良酸性土壤。而我們的思路則是創(chuàng)造性的。”
記者獲悉，清華大學(xué)及其合作單位在國際上首開“脫硫廢棄物改造堿性土壤”的先河，目前已經(jīng)成功申請了中美兩國專利。
該技術(shù)的靈魂是通過脫硫廢棄物中的鈣離子交換堿土膠體中的鈉離子，使鈉離子從膠體進(jìn)入土壤溶液，隨灌溉水循環(huán)排走。通過離子置換，增加了土壤孔隙度，擴(kuò)大了下滲水流的通道，從而改善土壤物性。土壤堿性愈強(qiáng)，改良效果愈為明顯。
“我們的理念不是‘酸堿中和’，而是‘離子置換’。”徐旭常說。
銀川市國營前進(jìn)農(nóng)場寸草不生，該重度堿化土壤經(jīng)過改良，在沒施用任何肥料的情況下，當(dāng)年種植向日葵即大獲豐收，效益可與用傳統(tǒng)方法連續(xù)改造30年的良田等量齊觀。
此外，這種思路上的創(chuàng)新具備了大規(guī)模推廣的條件。據(jù)了解，雖然我國在改良鹽性土壤方面進(jìn)展較大，但對堿性土壤卻辦法不多。并且，以“洗”為主的傳統(tǒng)改良方法對于水的需求較大。而我國鹽堿土主要分布于半干旱地區(qū)，這一瓶頸使得推廣難度較大。
“我們使用工業(yè)廢棄物改造土壤，極大地降低了成本。并且，該方法的用水量只相當(dāng)于傳統(tǒng)方法的1/3。”徐旭常談到。
不過，工業(yè)廢棄物進(jìn)入土壤，會(huì)否帶來新的安全隱患？
“我們曾有過擔(dān)心。然而通過對寧夏、內(nèi)蒙古、吉林等地10多年的不間斷監(jiān)測，并經(jīng)國家權(quán)威部門鑒定表明：經(jīng)脫硫廢棄物改造后的土壤，生長作物中各類有害物質(zhì)含量不但符合國家標(biāo)準(zhǔn)，有些甚至低于原來土壤的本底值。”徐旭常非常有信心。
增加收入，開創(chuàng)農(nóng)業(yè)新思路
“脫硫廢棄物改良土壤，不但從戰(zhàn)略上為國家增加了耕地，而且還能給欠發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)民帶來實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益，甚至有可能走出一條農(nóng)業(yè)的開創(chuàng)性路子。”徐旭常指出。
經(jīng)濟(jì)效益確實(shí)顯而易見。內(nèi)蒙古土默川平原試驗(yàn)區(qū)2001年種植飼料玉米，每畝經(jīng)濟(jì)效益最高達(dá)380元，到2003年收益增長了95%。
此外，內(nèi)蒙古呼和浩特市土左旗沙爾沁鄉(xiāng)老龍不浪村2009年利用脫硫廢棄物改造堿化土1500畝，前期投入改造費(fèi)用254萬元，今年首次耕種作物。
該村村長云三禿給《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者算了一筆賬：2010年每畝收獲草飼玉米3100千克，以收購價(jià)每千克0.42元計(jì)，毛收入1302元；除去當(dāng)年種植成本408元，每畝純收入894元。1500畝地純收入約為134.1萬元，兩年即可收回改地的成本。
“效益并不僅于此，經(jīng)脫硫廢棄物改良后的土地還有一項(xiàng)潛在的巨大商機(jī)。”內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張偉華躊躇滿志，“我們可以直接利用其打造有機(jī)食品基地。”
據(jù)悉，目前我國有機(jī)食品的種類只占到所有食品的0.1％，僅為國際平均水平的1/20。以2004年為例，中國有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品出口額約為3.5億美元，只占當(dāng)年農(nóng)產(chǎn)品出口量的1.7%，國內(nèi)外商機(jī)巨大。
然而，生產(chǎn)有機(jī)食品需要幾年的土地轉(zhuǎn)換期，并須通過殘留物檢測，目前我國符合該標(biāo)準(zhǔn)的土地鳳毛麟角。
“這對推動(dòng)脫硫廢棄物改良?jí)A化土壤絕對是利好。”張偉華說，“改良后的土地?zé)o污染、平整度高、體量較大、產(chǎn)權(quán)明晰，易于集團(tuán)化耕作。”目前，利用該項(xiàng)技術(shù)改造堿土種植有機(jī)食品已進(jìn)入立項(xiàng)階段。
此外，該技術(shù)的大規(guī)模推廣對保證脆弱生態(tài)區(qū)農(nóng)村人口就業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意義。“每改良1萬畝堿化土壤，大約可解決1000名勞動(dòng)力的就業(yè)。”張偉華說。
節(jié)能減排，產(chǎn)業(yè)循環(huán)新模式
“將工業(yè)脫硫廢棄物資源化，用于鹽堿土的改造，不但體現(xiàn)了節(jié)能減排的理念，還真正實(shí)現(xiàn)了企業(yè)、環(huán)境、農(nóng)民多方受益，從工業(yè)到農(nóng)業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)體系。”徐旭常對此給予了高度評價(jià)。
事實(shí)上，我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，由此導(dǎo)致二氧化硫的排放量居世界第一，約占世界總量的15.1%，對環(huán)境造成極大威脅。因此，煙氣脫硫勢在必行。
據(jù)了解，目前應(yīng)用最廣的是石灰石脫硫技術(shù)，其脫硫后的廢棄物稱為脫硫石膏，由于成本及能耗關(guān)系，除極少量應(yīng)用于建筑業(yè)外，大多野外堆放，造成了二次白色污染。
“用脫硫石膏改造堿土，不但變廢為寶，而且還實(shí)現(xiàn)了二氧化硫減排，對完成每年度的減排目標(biāo)起到積極作用。”徐旭常說。
此外，通過改良“變綠”后的堿化土地，大約每畝地每年可以固定2～4噸空氣中的二氧化碳。一旦大面積推廣，每年可為國家增加數(shù)以百萬噸計(jì)的碳匯。
除了實(shí)現(xiàn)減排，節(jié)能也非常重要。用該技術(shù)改良?jí)A土，不但減少了灌溉用水，而且由于擴(kuò)大了下滲水流的通道，將使地下水獲得更多有效補(bǔ)給，既節(jié)水又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
據(jù)測算，改良每畝堿化土壤可增加地下水資源0.27噸。以金三角及河套地區(qū)700萬畝鹽堿土為例，改造后將增加區(qū)域地下水資源189萬噸，相當(dāng)于黃河每年在本地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉總水量。
“不但如此，這項(xiàng)技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的循環(huán)，將鹽堿地特色農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)和燃煤電廠廢棄物資源化利用產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系在一起。”徐旭常說。
張偉華介紹說，這套綜合技術(shù)體系即將在內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)立項(xiàng)。以推廣10萬畝為例，即可實(shí)現(xiàn)年新增產(chǎn)值1.6億元，資源化處理脫硫廢棄物20萬噸，并且還將進(jìn)一步帶動(dòng)項(xiàng)目周邊地區(qū)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。
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