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。
——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。能讓鹽堿地里長出作物，要歸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，由中國科學(xué)院過程工程研究所和北方民族大學(xué)聯(lián)合研發(fā)、寧夏科技廳立項支持的“粉煤灰基土壤調(diào)理劑鹽堿地改良技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用項目”舉辦了成果展示。
測試人員從種植面積340畝的試驗田中隨機取樣，現(xiàn)場測試水稻生長情況。最終，未改良的對比田畝產(chǎn)496斤，加了3噸粉煤灰基改良材料的稻田，畝產(chǎn)則高達1439斤。這一檢測結(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
粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，主要來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物含碳量較高，易對環(huán)境造成污染。
當前，我國粉煤灰年排放量近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，造成了嚴重的環(huán)境污染。
由于區(qū)域經(jīng)濟發(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)也是我國干旱半干旱地區(qū)，土壤鹽堿化嚴重。僅寧夏鹽堿面積就達260萬畝，占耕地面積的40%，亟須土壤改良。
其實，作為固廢，粉煤灰并非一無是處。
“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。”北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授韓鳳蘭告訴科技日報記者。
針對寧夏地區(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，中國科學(xué)院過程工程研究所和北方民族大學(xué)聯(lián)合研發(fā)團隊在國內(nèi)首次提出了粉煤灰無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，開展鹽堿地改良系統(tǒng)研究，修復(fù)鹽堿土壤，并同步實現(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題
循環(huán)、綠色、低碳，這是團隊始終秉承的發(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理和鹽堿對土壤結(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，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……在多個核心技術(shù)取得突破后，研發(fā)團隊成功研發(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，團隊連續(xù)3年開展了近千畝的大田試驗驗證與應(yīng)用示范研究，取得了良好效果。他們還進行了調(diào)理劑制備放大實驗，查明放大規(guī)律及核心設(shè)備運行規(guī)律，并完成大田實驗驗證，為大范圍鹽堿地改良提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。
“今年3月份的時候，這里還什么都不長，當時土壤pH值高達10.4，鹽化度達到5.6克/千克。經(jīng)過一個種植季的改良，目前土壤pH值降到了8.4，鹽化度也銳減至0.8克/千克，該鹽堿程度可滿足絕大多數(shù)作物生長需要。”中國科學(xué)院過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)險管控標準(試行)》的要求，收獲的作物重金屬含量也符合國家關(guān)于食品中重金屬限量標準。
馬淑花指出，該項技術(shù)如在全國大面積推廣，不僅有望實現(xiàn)粉煤灰固廢“零排放”，而且能增加我國農(nóng)田有效供給3億畝以上，對于煤電行業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展及“雙碳”戰(zhàn)略的貫徹實施均具有重要意義。
