摘要：从环境建设的可持续发展出发，结合天津开发区在基础设施及园林绿化建设中面临土源紧缺以及周边地区存在大量的海湾泥、粉煤灰、碱渣土等固体废弃物的现实，在详细研究了 3 种废物的物理、化学性质的基础上探讨了用这些废物代替农田客土的可行性。实验及推广应用结果表明，这些废物按适当比例混合后能够形成一种可替代种植客土的新型土壤，这种新型土壤的最佳配比（即海湾泥与粉煤灰或碱渣土）比例为 3:1，同时该配比基质对植物生长的适宜性优于滨海盐土。

关键词：固体废弃物；新土源；海湾泥；碱渣土；粉煤灰

中图分类号：X705

文献标识码：A

文章编号：1000－3037(2001)03－0283－05

1 概况

　　天津经济技术开发区（以下简称开发区）处在渤海湾的滨海淤泥质滩涂地区。地势低洼（大沽高程 2.5m），地下水埋藏浅（距地面 0.5～1.0m），矿化度高（70～108g/L），坡降小于 1/10000。建区前是塘沽盐场的卤化池，土壤含盐量高，1m 土体平均含盐量为 4.73%，最高达 7% 以上，为 Na－Cl 型滨海盐土，土壤粘重，通气透水不良，蒸发量大（蒸降比大于 3）^[1]。

　　由于地势低，进行经济开发面临的首要任务是抬高地面 1.5m。建区之初的做法是从邻近地区购买农田土壤，其中表土作为绿化用土，下层土作为垫地回填土。因而土源问题自始至终都是开发区经济和环境建设快速发展的制约因素。目前待开发的面积仍有 21.6km²，尚需“客土”3240万m³ 以上，按取耕层 1m 厚的表土计算，将要毁掉农田约 3240hm²。显然，这种“客土填垫”的做法存在着“在一方建设生态环境的同时，而另一方却在破坏生态环境”的负面效应，并且使开发建设的综合成本增加。与此同时，在开发区周边地区，海湾泥、粉煤灰、碱渣土等固体废弃物资源丰富，它们占用大量土地，严重污染环境，多年来，一直未得到有效利用，严重制约了当地经济发展、城市规划和生态环境建设以及居民生活，急需消纳，使之资源化。

　　本研究从可持续发展的角度出发，探索利用本地储量很大的海底淤泥、粉煤灰和碱渣土替代种植“客土”。在深入揭示海湾泥、粉煤灰和碱渣土理化性质的基础上，通过合理配方、培肥等技术措施将三种废弃物合理配比综合利用，使之成为适宜于植物生长的新型种植基质——“新土源”。

2 三种固体废弃物的特性

　　海湾泥属于水下盐渍淤泥，由近代河流冲积物经海水中盐分的絮凝作用沉积而成，它处于滨海盐土地质过程中的水下堆积阶段，其粘粒含量高，质地粘重，结构性差，比重和容重较大，孔隙度和渗透系数小，含盐量高，为 Na－Cl 型，自然脱盐率极差，但它具备土壤胶体的性质。

　　碱渣是“苏尔威”法生产纯碱的排放物。其外观呈膏状，含水量高，手感滑腻。基本物质是 CaCO₃，占全量的 86.2%，易溶性盐以 CaCl₂ 为主，占易溶盐全量的 92.3%，同时含有多种植物所必须的微量元素，如 Mn、Zn 等，重金属 Ni、Cu、Pb、Cr、Zn、Cd、Hg 等的含量均达国标 1～2 级标准。堆积时间较短的全盐量为 13% 以上；pH 值呈强碱性，结持力差，但活性 Ca^2＋含量高。

　　碱渣土以碱渣为原料，掺入一定量的粉煤灰和固化剂经过搅和掺拌工艺加工而成，目的是增加其渗透性、水稳性和承载力。这对改善土壤结构、理化性状，尤其对改良和防止海湾泥的脱盐碱化十分有利。

　　粉煤灰是煤炭经高温燃烧后形成的外观相近、颗粒较细但不均匀的多相混合物，其化学组成类似于粘土的化学组成，主要包括 SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO，粉煤灰中的无定形相的玻璃体约占粉煤灰总量的 50%～80%，是粉煤灰的主要矿物成分，蕴含有较高的化学内能，具有良好的化学活性，其本身无水硬性，在潮湿环境能与 Ca(OH)₂ 等发生反应，生成一系列水化产物——凝胶^[2]。粉煤灰的比重、干容重均小于普通种植土，质地粗、渗透性好，粉煤灰中的硅酸盐矿物和碳粒具有多孔性，这种多孔性是土壤本身的硅酸盐矿物所不具备的，而且，粉煤灰粒子之间的孔度一般也大于粘结了的土壤孔度。

　　从 3 种废物各自的理化特性看，它们单独存在时，均不能满足植物的生长，但混合物在性质上则具有“优势互补”的效应。

3“新土源”的理化性质

　　为了探明 3 种废物作为种植基质的可行性 ,1992 年开始进行室内实验、盆栽实验、田间试验，在着重探讨了混合基质的脱盐率、离子组成变化、pH 值变化等性质的基础上筛选适宜比例，并在生产中进行应用推广。

3.1 离子组成的变化

　　通过掺拌，使混合物中活性钙离子含量增加，它有效改变了海湾泥中的离子组成，土壤胶体钠碱化度大大降低^[3、4]，同时混合体 Na ^＋阳离子所占比例降低，且随着洗盐的进行，“新土源”中 Na ^＋所占比例逐步下降，而滨海盐土由于积盐与脱盐的交替进行，使一定数量的钠离子进入土壤吸收性复合胶体中，Na ^＋比例则明显增加（表 1），这种离子组成的改变对滨海盐土，尤其是海湾泥的改良利用，抑制其脱盐后的碱化现象以及对植物的生长均具有重要意义。

表 1“新土源”与滨海盐土离子组成间的比较

[1] [2] [3] [4] [5]  下一页