脫硫石膏對濱海鹽漬土理化性能的影響研究

文_韋萍 云南智捷環保科技有限公司

結合我國大量排放的脫硫石膏和濱海鹽漬土的物理化學性質，綜合考慮地理和經濟條件，運用脫硫石膏（代替傳統的有機材料和固化材料等基礎原材料）處理濱海地區鹽漬土，在大量處理工業固廢的同時，對濱海鹽漬土的理化性能進行改良，使其滿足工綠化用土的要求，可大大節約資源和能源。

1 材料與方法

1.1 實驗區概況

實驗鹽漬淤泥取自國內某濱海地區沿海灘涂。該地區屬亞熱帶季風性氣候，年平均蒸發量高于年平均降水量，年平均氣溫在14.3～15.4℃之間。在該地區，鈉離子和氯離子是沿海灘涂中的主要離子，表層平均濃度分別為10.8g/L和19.4g/L。該土壤主要可溶性鹽為NaCl，其次為碳酸氫鈉。

1.2 實驗原材料的采集與測定

土壤樣品進行分兩層采集，包括0～20cm及20～40cm土層，取出后自然晾干，再帶回試驗室測量確定濱海鹽漬土土壤的理化性能指標。

鹽漬土顆粒組成采用激光粒度儀進行分析分級；鹽漬土電導率值（EC值）采用蒸餾水干鹽漬土比為10：1浸潤提取，靜置16h后采用電導率儀測定；土壤pH值采用pH計測定（水土比為5：1）；土壤交換性鈉離子采用ICP-AES法。

pH值檢測依照《水質pH值的測定：玻璃電極法》（GB 6920-1986）測定。測試步驟：測定前用蒸餾水清洗PHS-25型數字酸度計的電極，然后將電極浸入樣品中，小心搖動使其均勻，靜置，待讀數穩定時記錄pH值。

采用電導率法測定鹽漬土浸出液的電導率值（EC值），根據儀器的使用說明調整電導率儀，使儀器保持工作狀態。電導電極常數的測定是使用標準KCl溶液測定電池常數，而所述標準KCl溶液的電導率在某一溫度下是已知的。在小燒杯中取30mL 0.02mol/L氯化鉀標準溶液，用電極測量電導率（SKCl）。同時，測量液體溫度，并根據標準確定該溫度下0.02mol/L氯化鉀標準溶液的電導率，并計算電導率電極的電導率，濱海鹽漬土的基本理化性能見表1。

表1 濱海鹽漬土基本理化性能

同時采用上述方法檢測牛糞、硫酸亞鐵及脫硫石膏的浸出液，結果見表2。

表2 改良材料理化性能

由表2可知，由于本實驗所使用的牛糞為堆積發酵后再使用的，其發酵后由弱酸性變為弱堿性，pH值為8.25，同時牛糞中含有一定量的有機碳，其對改良后土壤營養力的提升有一定作用；硫酸亞鐵的pH值在三組改良材料中最低，僅為6.25，但其改良性能單一，對土壤無別的改良功效；脫硫石膏的pH較硫酸亞鐵稍高，但仍顯弱酸性，其含有大量的交換性鈣可置換出濱海鹽漬土中的交換性鈉，同時可注意其交換性鈉相對交換性鈣的占比也相對較低，相對是改良功能較多樣的改良材料。

2 結果與分析

2.1 不同改良材料對濱海鹽漬土pH值的影響

各組改良材料在0～40cm段鹽漬土中的摻量均為鹽漬土質量的30%，pH值檢測結果見表3，各處理的鹽漬土的pH值隨著濱海鹽漬土壤深度的增加呈增加趨勢。其中，在0～20cm鹽漬土土層，硫酸亞鐵和脫硫石膏改良處理后的土壤pH值分別降低了0.09和0.07，而由于堆肥牛糞具有弱堿性，導致鹽漬土表層的pH值不降反增；在20～40cm鹽漬土土層，牛糞、硫酸亞鐵和脫硫石膏處理后的鹽漬土pH值分別降低了0.08、0.15和0.11，相較于表層土壤，20～40cm層的土壤pH值改變更大，可能是由于自然降雨導致鹽分沉淀至更深層，降低了該層的pH值。相較于牛糞與脫硫石膏，硫酸亞鐵可以水解出氫離子，進而快速降低各層鹽漬土的pH值；而脫硫石膏中含有少量酸性雜質，這也保證了脫硫石膏作為改良材料對鹽漬土pH值的改良性能。

表3 不同改良材料對不同土層濱海鹽漬土pH值的影響

2.2 不同改良材料對濱海鹽漬土電導率值的影響

鹽漬土電導率值是反映該段鹽漬土中可溶性鹽總量的重要指標，檢測不同的改良材料處理后對不同土壤層的電導率值的影響，通過表4對不同土層的鹽漬土電導率值的分析發現，鹽漬土中的鹽分呈向下層鹽漬土的沉淀和聚集于鹽漬土表層的特點；硫酸亞鐵對鹽漬土電導率值的影響甚微；牛糞對降低鹽漬土電導率值有很好的效果，可能因為牛糞是有機材料，可以改善鹽漬土板結結塊現象，促進了鹽漬土的鹽分沉降；而脫硫石膏本就含有大量的鈣離子，這必然導致土壤的電導率增加。

表4 不同改良材料對不同土層濱海鹽漬土電導率值的影響 (單位：μS/cm)

2.3 不同改良材料對濱海鹽漬土鈉吸附比的影響

相較于電導率值和pH值，目前國際上將鹽漬土的鈉吸附比（SAR）納為衡量鹽漬土鹽堿化程度新的重要指標。計算公式如下：

鹽漬土交換性鹽基離子主要指吸附在土壤顆粒表面的部分金屬離子，例如鈣離子、鈉離子及鎂離子等。結果表明，由于沖淋作用及沉降作用的影響，20～40cm層鹽漬土含鹽量均有所下降，不同改良材料處理后的鹽漬土SAR值差異主要體現在表層0～20cm鹽漬土層中。0～20cm鹽漬土層主要金屬離子含量見表5。

表5 鹽漬土0～20cm層交換性離子含量 （單位mg/kg）

由表5可知，牛糞改良后的鹽漬土中各主要交換性離子均有所降低，但已有試驗表明，由于這類生物堆肥可以活化鹽漬土中的鉀，其可提高土壤中鉀離子的含量；相較于牛糞改良鹽漬土，硫酸亞鐵對鹽漬土中所有交換性離子含量改變均甚微，亦無相關文獻證明其有提高離子活性的功效；而在本實驗涉及的所有改良材料中，脫硫石膏的加入明顯提高了鹽漬土中的鈣離子含量，這是由于脫硫石膏中含有大量的鈣離子，與此同時，鹽漬土中鈉離子的含量降低了273.9mg/kg，是所有組中降幅最大的一組，鈉離子顯著降低。

根據上述鹽漬土中主要交換性離子含量值，計算鹽漬土0～20cm層SAR值，結果見表6。

表6 不同改良材料對鹽漬土SAR值的影響（單位：(mg/kg)1/2）

與空白組相比，施加各改良材料均可降低表層鹽漬土SAR值；牛糞與硫酸亞鐵對體系SAR值的影響較小，而脫硫石膏改良后的鹽漬土SAR值較空白組顯著降低；在改良后鹽漬土的0～20cm表層，SAR值的大小順序為空白＞牛糞＞硫酸亞鐵＞脫硫石膏，脫硫石膏較空白組降低了29.2%。

3 結語

各組改良材料施加到該地區濱海鹽漬土中后，均有效地改良了鹽漬土理化性能；不同的是，牛糞中含有大量有機物質可提高鹽漬土的肥力，同時其可分解出鹽漬土中的K+，但是由于本身的弱堿性，其對鹽漬土表層的pH改良效果不佳；硫酸亞鐵由于自身的酸性最強，其對鹽漬土各層的pH值降低效果最佳，可保證鹽漬土的酸堿平衡，但其有與牛糞一樣的缺點，對土壤中有害離子的去除功效甚微。

綜合考慮多種改良功效，脫硫石膏中含有大量的Ca2+，可大幅度降低鹽漬土中的有害Na+含量。與此同時，由于脫硫石膏自身也是弱酸性，其對體系pH的改良功效得到了保證，更為重要的是，脫硫石膏中大量富余的Ca2+可有效改善鹽漬土的理化性能，降低土壤的SAR值。