新疆工業固廢資源化用于荒漠化治理技術路徑與對策研究

文章編號：1674-6139（2025）08-0051-06

中圖分類號：X705文獻標志碼：A

Technological Path and Countermeasure of Utilizing Industrial Solid Waste Resources for Desertification Control in Xinjiang

Qu Mengxiao ^1，2 ，Pei Liang1，2，3，Duo Jia’，Rehemanjiang Wufuer’，Wang Shuzhi1

（1.KeyLboratoryofEnviomentalPltionandEcologicalRestorationinAridAreas，XinjiangIstituteofEologndGogaph， Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，China；2.School of Resources and Environment，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 10o049，China；3.State KeyLaboratoryofEcological Safetyand Sustainable Development inArid Lands，Chinese Academyof Sciences， Urumqi 830011，China）

Abstract：IndustrialdevelopmentinXinjianghaslongbenaccompaniedbysignificantgenerationofindustrialsolidwasteThelong-termstockpilingofsolidwastenotonlyoccupieslandresoucesbutalsoconstitutesresourcewastage，whilesimultaneouslycausingenvironmentalpolutionAsoneofinasostseverelyesertifedregionswithfragileologicalfunctions，desertificatioosesubstantialobstaclestogioalevelopmentinXijangTesouceutlaioofindustrialsolidwastefoesertificationotolpvidesanptialsutiooteseualhallges，odingsiiicantiplicaiosforoicalvioentiprovementadableindustrialdevelopentinXinjagispapealyzstesouesdcharacteristcsofiustralsoldasteeneratiotatusandhazardsfseificatioinXingexpstsibilfalgidustrallidastetoesertfiaocoroloo source utilization technological path，and provides coping strategies for implementation challenges.The findings aim to offer references for ecological constructionand green industrial transformation in Xinjiang.

Keywords：Xinjiang；industrial solid waste；resource utilization; desertification control；technological path

前言

荒漠化是全國乃至全人類面對的共同挑戰，作為中國土地荒漠化最為嚴重的地區之一，生態環境功能脆弱，政府部門和相關企業對荒漠化治理做出了大量努力，但是生態效益與經濟效益并不高。傳統治理手段不能帶來理想的經濟效益，現階段需要充分調動工業固廢治理荒漠化的積極性。資源富集，人才遷入較快，工業發展迅速。在工業化進程中，不可避免地有大量工業固廢隨之產生。將工業固廢資源化用于荒漠化治理[2]，既能夠有效解決工業固廢[3]帶來的環境污染與處置難題，又能為荒漠化治理提供新的材料與技術支持，實現工業發展與生態保護的良性互動，具有重要的現實意義。

1工業固廢產生來源

1.1 礦石行業

作為中國最大的省級行政區，依托豐富的礦產資源稟賦，采礦行業的發展不得不面對尾礦與廢石處理的問題，其中煤矸石作為煤炭開采的副產品，具有較高硬度和穩定性，破碎后顆粒大小可調，適合作為覆蓋層骨架。經破碎后的煤矸石或粉煤灰[4]可鋪設于沙地表面，形成覆蓋層，減少風力侵蝕。例如，準東煤田附近的沙化區域嘗試用煤矸石混合黏土覆蓋流動沙丘，降低風蝕率 60% 以上。

1.2 能源行業

作為國家重要能源戰略基地，依托豐富的礦產資源形成了以煤炭深加工、油氣化工、火電冶金為主導的產業結構。這類資源密集型產業在生產過程中普遍存在伴生廢棄物問題，根據自治區生態環境廳2023年發布的《固體廢物污染防治年報》，全疆工業固廢年產生量已突破1.2億噸大關，近五年復合增長率達 6.8% 。從廢棄物構成分析，煤礦[5]開采伴生物（煤矸石）、燃煤電廠副產物（粉煤灰）、煙氣凈化殘留物（脫硫石膏）及有色金屬冶煉渣四類物質占總量的 89.7% ，其中準東煤田開采產生的矸石堆存量已超過4800萬噸，占工業固廢總量的 39.2% ；利用煤矸石、建筑垃圾替代天然砂石，減少荒漠地區采砂行為，間接保護地表植被。例如，烏魯木齊周邊公路建設中使用煤矸石路基材料，節約天然資源的同時降低運輸成本。能源行業產生大量的粉煤灰和脫硫石膏。粉煤灰富含硅、鋁等礦物質，與農業廢棄物（如棉稈、果渣）堆肥后制成土壤改良劑，可增加沙土保水保肥能力。實驗表明，混合改良劑可使沙地有機質含量提升 30%～50% 。部分鹽堿化荒漠土壤 ΔpH 值高，脫硫石膏（主要成分為硫酸鈣）可置換土壤中的鈉離子，降低鹽堿化程度。例如，克拉瑪依周邊鹽堿地施用脫硫石膏后，土壤滲透性提高，適合耐鹽植物生長。

1.3 農副產品加工行業

依托溫帶大陸性氣候與綠洲農業體系，毗鄰中亞的區位條件與\"一帶一路\"節點優勢，使其成為面向歐洲、中東市場的加工出口樞紐。是中國最大的番茄生產和加工基地，番茄產量和加工規模在全國占據絕對主導地位，2023年數據顯示，番茄種植面積約80萬～100萬畝，年產量高達千萬噸，居全國首位。將果蔬渣等有機廢棄物堆肥，與生物炭混合施入土壤，將極大提升土壤肥力和保水性。這對于荒漠化地區的土壤肥力無疑是一個巨大的提高。

2工業固廢產生特點

（1）產生量大且種類集中：主要集中在上述幾個資源型產業，產生量巨大，給固廢處置帶來沉重壓力。隨著\"一帶一路\"政策推進，煤化工、硅基新材料等產業規模不斷擴大，預計至2030年工業固廢年產生量將突破2億噸（年均增速約 6% ）。

（2）成分復雜：由于工業結構的多樣性，工業固廢成分復雜，若進行特殊的分類，將浪費大量的人力，許多固廢中含有多種重金屬、有機物等有毒物質，增加了處理與資源化利用的難度。部分礦區與綠洲、水源地毗鄰（如艾比湖流域），固廢不當堆存可能加劇水土污染風險。

（3）地域分布不均：工業固廢產生量與工業布局密切相關，主要集中在北疆的烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉等工業發達地區，而南疆地區相對較少，但南疆生態環境更為脆弱，對固廢資源化用于生態治理的需求更為迫切。

3荒漠化現狀及危害

3.1 現狀

作為中國西北生態屏障的核心區域，在全球荒漠化治理格局中占據特殊地位。根據國際環境組織研究，全球約四分之一的荒漠化治理任務集中在這一區域。根據2023年自然資源部發布的《國土生態監測報告》，退化土地總量已達109萬平方公里，超過行政區劃面積的 68% ，其中生態退化呈現三大特征：首先在塔里木盆地邊緣綠洲帶和準噶爾盆地東部區域，強風蝕作用導致地表覆沙面積持續擴大；其次在天山山脈南北兩側的農耕區，不合理灌溉引發的次生鹽漬化問題日益嚴重；此外，昆侖山北坡部分碳酸鹽巖分布區，巖溶作用引發的土地退化現象開始顯現。但必須清醒認識到，該地區年均降水量僅147毫米的嚴酷現實。特別是塔里木盆地腹地，年降水記錄最低值僅為38毫米（2022年氣象年鑒數據）。在水資源極度匱乏條件下，綠洲擴張與沙漠化進程形成動態平衡。雖然庫爾勒至若羌的綠色走廊建設初見成效，但全疆仍有23個縣市處于土地沙化高風險狀態。要實現《全國防沙治沙規劃（2021-2030年）》設定的治理目標，仍需突破節水技術應用、耐旱植物選育等關鍵技術瓶頸。

3.2危害

（1）生態環境惡化：荒漠化導致植被覆蓋率降低，水土流失加劇，土壤肥力下降，生態系統功能受損，生物多樣性減少?？衫猛恋孛娣e減少，荒漠化導致天然草場、灌木林和綠洲邊緣植被大面積退化。例如，塔里木河下游的胡楊林面積因缺水減少了60% 以上。動物棲息地破壞：荒漠化壓縮了野生動物的生存空間，如瀕危物種普氏野馬、鵝喉羚的棲息地縮減，部分物種瀕臨滅絕。土地質量下降，嚴重影響農業生產和畜牧業發展，制約經濟的可持續增長。

（2）經濟影響：耕地面積縮減，農民牧民收入下降，貧困問題加劇，棉花、瓜果等農產品面臨種植風險，影響在全國乃至世界的重要農業地位?；哪恋赜绊懧糜萎a業發展，文化古跡受到侵蝕，綠洲濕地等自然景觀自然退化，削弱旅游業吸引力?；A設施威脅鐵路、公路常被流沙掩埋（如南疆鐵路部分路段需定期清沙），維護成本高昂。風沙侵蝕電力設施、通信基站，影響生產生活。

（3）社會問題：生態移民壓力部分居民因土地無法耕種被迫遷居（如塔里木盆地邊緣地帶），安置成本高，易引發民族地區的社會矛盾。健康風險沙塵暴攜帶的顆粒物（ $＼mathbf { ＼widetilde { P M } } _ { 1 0 } ＼mathbf { ＼ 、 P M } _ { 2 . 5 }$ ）導致呼吸系統疾病高發，增加公共衛生負擔。區域發展失衡荒漠化加劇南北疆經濟差距，南疆貧困地區更易受生態惡化影響，可能引發社會穩定問題，

4工業固廢用于荒漠化治理的可行性分析

4.1 物質組成的適配性

許多工業固廢含有豐富的礦物質和微量元素，如粉煤灰中富含硅、鋁、鐵等元素，煤矸石含有一定量的碳、硅、鋁等，這些成分與荒漠化土壤改良和植被生長所需的物質具有一定的適配性。通過合理的處理和調配，可以改善荒漠化土壤的物理、化學性質，提高土壤肥力，為植被生長提供養分。

4.2 技術可行性

目前，國內外已經在工業固廢資源化利用和荒漠化治理方面取得了一系列技術成果。通過活化改性制備陶粒、微晶玻璃（如山西陽泉項目），或用于土壤改良（準東礦區試驗表明，煤矸石摻混30% 可提升沙土保水率 15% ）經磁選回收鐵元素后，用于瀝青混凝土骨料（上海寶鋼年消納鋼渣50萬噸）或 CO₂ 礦化封存（清華大學團隊實現鋼渣固碳速率提升3倍）。通過酸浸－萃取工藝回收鐵、鋁、稀土（中鋁鄭州研究院技術可使赤泥利用率達60% ），或制成透水磚（山東魏橋項目年產300萬塊）。替代石灰石生產水泥（天業集團年消納電石渣200萬噸，減排 CO₂120 萬噸），或制備納米碳酸鈣（粒徑 lt;100nm ，附加值提升10倍）。如利用工業固廢制備固沙材料[6]、土壤改良劑、保水劑等技術已較為成熟?？梢越梃b這些先進技術，并結合本地實際情況進行創新和優化，實現工業固廢在荒漠化治理中的有效應用。

4.3 政策支持

中國政府自20世紀50年代就開始關注荒漠化地區的工作，組織相關部門進行治理工作，1994年《聯合國防治荒漠化公約》生效后，中國作為首批締約方，持續強化荒漠生態系統治理。2013年－2023年間，國家累計實施防沙治沙重點工程23項，中央財政投入超1200億元，為西北生態脆弱區修復奠定基礎。作為重點治理區域，在全國率先構建\"生態修復 + 資源再生\"協同機制，依據《固體廢物污染環境防治法》實施細則，制定《工業固廢綜合利用三年行動計劃（2021-2023）》，重點推進煤基固廢、冶金渣泥等七大類廢棄物轉化利用。統計顯示，2022年工業固廢綜合利用率提升至 58.6% ，其中準東經濟技術開發區通過煤矸石制備陶粒技術，實現年消納固廢量240萬噸。

5工業固廢資源化用于荒漠化治理技術路徑

5.1 制備固沙材料

科研人員以工業固廢中的粉煤灰[5]和礦渣為主要基材，配合特定比例的粘結劑，通過物理活化或化學交聯工藝成功研發出新型固沙材料。該材料經特殊處理后可在沙土表面形成3～5毫米的硬化保護層，抗壓強度達到 0.8MPa 以上，能有效抵御8級強風造成的風蝕效應。在荒漠化治理實踐中，工程團隊會根據區域氣候特征、沙粒粒徑分布等參數，采用機械化噴灑、人工覆蓋等差異化施工方案。以中國科學院生態與地理研究所的創新成果為例，其研發的\"沙結皮\"技術突破性地采用雙組分復合體系：通過交聯改性羧甲基纖維素鈉（CMC）與腐殖酸形成三維網狀結構，在沙表形成致密的生物礦化層?，F場測試數據顯示，經該技術處理的沙丘表面粗糙度提升3.2倍，風蝕量由 12.3kg/m² 降至1.1kg/m² ，梭梭等固沙植物的幼苗存活率從 38% 顯著提升至 57% 。這種環境友好型材料在庫布齊沙漠治理工程中已實現規?；瘧?，累計修復沙化土地面積超過2000公頃。

5.2 改良荒漠化土壤

將煤矸石、脫硫石膏等工業固廢進行預處理后，施用于荒漠化土壤中。煤矸石經過破碎、活化等處理后，可以改善土壤的通氣性和透水性，增加土壤孔隙度;脫硫石膏[6]可以調節土壤酸堿度，降低土壤鹽分含量，改善土壤結構。通過合理的配方和施用量，逐步提高荒漠化土壤的質量，為植被生長創造良好的土壤條件。

5.3 開發保水保肥材料

科研團隊創新性地開發了以工業固廢高分子組分與農業生物質廢棄物協同利用的復合技術。以特色農產品加工副產物一番茄藤蔓廢棄物為例，經生物酶解與熱解炭化聯用工藝處理，可制備出孔隙率達 78% 、陽離子交換容量達 1.35mol/kg 的有機-無機復合保水材料。該材料通過羧基/羥基與土壤膠體的配位作用，形成具有梯度緩釋特性的三維網絡結構，持水能力達到自身重量的 40～60 倍，在持續干旱條件下可實現長達21天的水分緩釋。

實驗數據顯示：將粒徑 0.5mm～2mm 的改性材料以 15‰ 施用量與表層 30cm 沙土混合后，耕作層有機質含量提升2.3倍，氮磷鉀固定率分別達67%82% 和 54% 。在瑪納斯河流域的田間試驗中，采用溝施 + 滴灌復合技術的地塊較傳統種植區節水 38% ，棉花苗期存活率提高 42% ，土壤 pH 值穩定在 6.8～7.2 范圍內。這種廢棄物資源化利用模式已形成\"預處理-改性造粒-精準施用\"的成套技術體系，相關成果獲得3項國家發明專利授權。

5.4構建生態修復產業模式

建立以工業固廢資源化利用為核心的生態修復產業園區，將工業固廢產生企業、固廢處理企業、荒漠化治理企業等聚集在一起，形成完整的產業鏈。工業固廢產生企業將固廢輸送至處理企業，經過加工處理后，為荒漠化治理企業提供所需的材料和產品；荒漠化治理企業利用這些材料進行生態修復工程，同時發展生態農業、生態旅游等產業，實現資源的循環利用和經濟效益的最大化。

6實施過程中的挑戰與應對策略

6.1 挑戰

（1）技術與適配性問題：由于土地類型具有多樣性，在具體實施時，需要調整物理結構，保水性、透氣性，需要具體針對性方案。雖然有一定的技術基礎，還需要進一步開展針對性的技術研發，目前技術創新能力有待提高。固廢需與植被恢復（耐旱植物選育）、微生物修復等技術結合，但目前缺乏系統性研究，長期效果不確定。

（2）資金投入短缺：工業固廢資源化利用和荒漠化治理項目前期投資大、回報周期長，資金短缺成為制約項目實施的重要因素。

（3）公眾認知度低：部分公眾對工業固廢用于荒漠化治理的可行性和安全性存在疑慮，可能誤認為\"固廢 σ=σ 污染源\"，對技術安全性存疑，易引發鄰避效應對相關項目的支持度不高。

（4）經濟與物流障礙：運輸成本過高，是中國面積最大的省級行政區，工業固廢集中區（如準東煤化工基地）與荒漠化嚴重區域（如塔克拉瑪干邊緣）距離遠，運輸能耗與費用顯著工業固廢產生企業、處理企業和荒漠化治理企業之間缺乏有效的溝通與協作機制，產業協同發展面臨困難。

（5）環境風險控制：部分固廢可能含有重金屬如（鉛、鎘、砷）、鹽分或有機物，直接使用可能污染土壤和地下水，加劇生態惡化。固廢的處理技術要求高：需通過穩定化、無害化處理（如化學固化、高溫楚燒）降低風險，但技術成本高且適配性需驗證，尤其在干旱區復雜環境下。

6.2 應對策略

（1）加大技術研發投入：政府和企業共同出資，建立產學研聯合研發平臺，鼓勵科研機構和高校開展相關技術研究，加強技術創新人才培養，提高技術研發水平。

（2）拓寬融資渠道：資金的充足是發展技術的基礎條件，爭取國家財政政策支持，設立工業固廢資源化與荒漠化治理專項基金；申請工業固廢用于荒漠化處理的國家自然基金項目，吸引社會企業參與，通過短視頻傳播、公眾號發布傳播等鼓勵企業投資建設相關項目；利用綠色金融政策，爭取銀行貸款和債券融資等。

（3）加強宣傳教育：通過多種媒體渠道，例如抖音、小紅書、微博等年輕化、快速化模式廣泛宣傳工業固廢資源化用于荒漠化治理的意義、能夠讓公眾對工業固廢不再恐懼，傳播技術原理和成功案例，提高公眾的認知度和接受度，盡可能消除公眾疑慮。在庫爾勒、和田等地建立固廢治沙示范區，通過實地參觀增強公眾信任度。培訓當地農牧民參與固廢分揀、運輸等環節，提升就業與環保意識雙收益，具體實施方案見圖1。

圖1工業固廢資源化用于荒漠化治理路線圖

（4）完善產業協同機制：建立政府引導、企業主導的產業協同合作平臺，制定相關的產業合作規范和標準，加強企業之間的信息交流與技術合作，促進產業協同發展。

基于以上可行性和技術路徑，結合存在問題及解決對策，提出構建圍繞技術、環境、經濟、管理四個方面的工業固廢資源化利用荒漠化治理體系的框架，見圖2。

圖2工業固廢資源化利用荒漠化治理體系建立示意圖

7結論

工業固廢用于荒漠化治理具有重要的現實意義，既可以解決工業固廢的資源浪費問題，又可以低成本地改善荒漠化問題。工業固廢具體實施過程中面臨技術、資金、公眾認知等多個挑戰，需要政府政策的支持、科研機構的參與、人才的引進和培育，采取更加有效的措施用于工業固廢荒漠化的治理，推動治理工作的成功。這個過程將\"變廢為寶\"這個理論轉化為現實，推動生態環境的改善，體現了人與自然和諧共存的智慧。在具體實踐過程中，這個方法有效地將工業生產和環境治理串聯起來，形成\"以廢治荒、以荒促產\"的良性互動格局。

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