劉靜 王淑娟 王秀騰 趙永敢 方菲 霍曉東 王遠航

摘 要：本文介紹了制定T/CSTE 0056-2022《脫硫石膏改良鹽堿土壤技術規(guī)程》的背景和意義，以及標準研制的總體思路和原則、標準施用技術要求、適用土壤和作物、施用時間和施用方法、檢測方法等。該團體標準的研制與實施，填補了我國在脫硫石膏改良鹽堿土壤標準方面的空白，對于推進脫硫石膏等大宗工業(yè)固體廢棄物資源化利用具有重要意義。

關鍵詞：脫硫石膏，鹽堿土壤，土壤改良，施用技術規(guī)程

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.11.017

0 引 言

當前，我國已有多家企業(yè)利用煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤，取得了較好的經濟、社會和環(huán)境效益。為了規(guī)范煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤技術，推動固體廢物資源化利用，根據2022年中央一號文件《關于做好2022年全面推進鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》《循環(huán)發(fā)展引領行動》以及《土壤污染防治行動計劃》等有關文件要求，2022年8月T/CSTE0056-2022《脫硫石膏改良鹽堿土壤技術規(guī)程》團體標準由中國技術經濟學會發(fā)布并實施。

1 標準制定的必要性

脫硫石膏是燃煤發(fā)電過程中，采用石灰-石灰石回收燃煤或油煙氣中二氧化硫技術過程的副產品。據統(tǒng)計，目前我國燃煤電廠每年產生約7000萬噸煙氣脫硫石膏[1-2]，綜合利用率僅為75%，遠低于發(fā)達國家，尤其是在西部經濟欠發(fā)達地區(qū)，其存貯和資源化利用問題日益困擾燃煤電廠。如何有效、低成本地利用脫硫石膏一直是政府部門和企業(yè)關心的問題，同時也是眾多科研工作者悉心研究的課題。

我國約有1億畝鹽堿地具有農業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ涍^20余年的研究與實踐，利用脫硫石膏改良鹽堿化土壤的作用效果已被廣大科技工作者認可，并且在典型鹽堿地分布區(qū)得以廣泛推廣應用[3]。然而，由于土壤鹽分組成與程度及土地利用情況等不同，以及脫硫石膏中主要成分的差異，目前脫硫石膏改良鹽堿化土壤施用技術較為粗放，缺乏一套合理的施用技術體系來保證其作用效果最大化和施用規(guī)范化。

1.1 國內外脫硫石膏改良鹽堿土壤現狀

歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)非常重視脫硫石膏的綜合利用，其脫硫石膏的利用研究始于20世紀70年代末，80年代初，現已形成較為完備的研究、開發(fā)、應用體系。2016年，美國農業(yè)部將脫硫石膏改良土壤作為一項新的國家最佳實踐。國際上將脫硫石膏主要應用于酸性土壤改良，并取得了成功。一些發(fā)達國家非常重視工業(yè)副產品石膏的綜合利用，目前已形成較為完整的脫硫石膏改良酸性土壤研發(fā)-應用體系。其改良的主要機理是脫硫石膏中的CaSO4與土壤中膠體的可交換Na+發(fā)生反應，將可交換Na+從土壤膠體中代換下來，從而改善土壤的物理化學性質。

1.2 已有研究和產業(yè)應用基礎

20世紀9 0年代，我國首次開始探索脫硫石膏應用于鹽堿地改良的研究。清華大學通過試驗研究首先提出了利用煙氣脫硫石膏成本低、見效快、改良效果顯著等顯著優(yōu)點改良堿化土壤，并于1996年與日本東京大學合作，在我國沈陽開展了脫硫石膏改良鹽堿土的相關試驗，證實了該技術的可行性與有效性。隨后，國內許多研究機構，如：內蒙古農業(yè)大學、寧夏大學等開始了脫硫石膏改良鹽堿土壤的研究與地方實踐，并取得了很好的改良效果。

1995年，清華大學率先在國內開展脫硫石膏改良鹽堿地技術研究，該技術打破了長久以來鹽堿地改良難、改良成本高的壁壘。與此同時，各大高校、研究機構也深入開展脫硫石膏改良鹽堿土壤技術研究，通過20多年的技術研究與實踐應用，該技術在鹽堿地改良領域獲得發(fā)明專利20余項，同時也獲得了多項國家級、省部級獎勵。2018年，通過專家論證和評審，我國利用燃煤電廠脫硫石膏改良鹽堿地關鍵技術已處于國際領先水平[4]。

2010年，以企業(yè)為產業(yè)化主體，以燃煤脫硫石膏改良鹽堿地技術為技術核心，通過開展鹽堿地及各類邊際土地改良和綜合利用工作，真正實現了科技成果由實驗室走向農田的應用。在我國北方的10多個省區(qū)開展鹽堿地改良及種植工作，累計進行了120余萬畝鹽堿地的改良和示范種植，效果顯著[5]。

1.3 標準制定的意義

土壤鹽堿化是制約農業(yè)生產和經濟發(fā)展的一大難題，也是致貧的原因之一。雖然脫硫石膏改良鹽堿地已得到廣泛應用與推廣，但目前我國依然沒有統(tǒng)一的煙氣脫硫石膏施用技術標準，導致其適用土壤條件、施用技術等都還未規(guī)范化。

目前，我國已發(fā)布了GB/ T 37785-2019《煙氣脫硫石膏》、GB 15618-2018《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》、HG/T 4219-2011《磷石膏土壤調理劑》等有關脫硫石膏及土壤質量標準。脫硫石膏改良鹽堿土壤標準的制定進一步明確了脫硫石膏改良鹽堿土的關鍵技術與配套措施，規(guī)范不同類型區(qū)利用脫硫石膏進行鹽堿土改良的技術，提高鹽堿化耕地的農作物產量、品質和效益。其次，標準的制定對推動脫硫石膏資源化利用的規(guī)范化，對推進脫硫石膏等大宗工業(yè)固體廢棄物資源化利用具有重要意義。與此同時，通過標準的制定有效控制了脫硫石膏中富集的有害微量元素再次釋放到環(huán)境中從而造成二次污染的問題。

2 脫硫石膏改良鹽堿土壤標準研制總體原則和思路

2.1 確保資源化利用與土壤生態(tài)安全性

脫硫石膏為煙氣脫硫副產物，其主要成分為CaSO4·2H2O，另外還會含有一些雜質成分，包括部分重金屬元素。因此，需要對作為土壤調理劑的脫硫石膏的成分進行規(guī)定，保證土壤生態(tài)安全。

2.2 與相關標準法規(guī)協(xié)調一致

在確定標準原料技術指標時，廣泛參考了已有的煙氣脫硫石膏、土壤質量相關國標、行標中所設定的指標，與已頒布實施的國內相關技術標準進行協(xié)調，盡量與國際相關標準、法規(guī)接軌，保證標準的統(tǒng)一性和協(xié)調性。最新的石膏領域產品標準GB/T 37785《煙氣脫硫石膏》、HG/T 4219《磷石膏土壤調理劑》規(guī)定了脫硫石膏原料中含水量、pH值、S、Cl、Na、F含量[5][7]。脫硫石膏作為一種土壤調理劑，參考了NY/T 1978-2010《肥料 汞、砷、鎘、鉛、鉻含量的測定》標準中的測定方法，確保與現有行業(yè)標準保持一致[8]。

2.3 實現技術創(chuàng)新、行業(yè)發(fā)展和突破

脫硫石膏改良鹽堿土壤適用于我國范圍內的鹽堿土壤，通過建立統(tǒng)一的脫硫石膏改良鹽堿土壤施用技術標準，實現脫硫石膏在不同土壤類型、鹽堿化程度、土地利用方式下進行土壤改良操作的規(guī)范化，可有效提高脫硫石膏改良旱地、水田等不同類型、不同程度鹽堿地過程中的效率，實現技術創(chuàng)新、行業(yè)發(fā)展和突破。

3 標準主要內容解讀

標準規(guī)定了煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤適用的土壤條件、施用技術以及配套土壤改良技術措施。

標準適用于利用中華人民共和國境內生產和（或）銷售的，燃煤電廠以采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝產生的煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤。

3.1 原料要求

脫硫石膏改良鹽堿土壤標準中對脫硫石膏含水量和pH要求參考了國家標準GB/ T 37785《煙氣脫硫石膏》中對一級脫硫石膏的技術要求（含水量≤10%，pH為5.0～9.0） [5]。同時考慮到由于改良土壤為鹽堿土，土壤pH較高，所用脫硫石膏不宜有過高的pH，因此將脫硫石膏pH限量調整到5.5～8.5。

鹽堿土中應減少Na+和Cl-等有害離子的加入，因此對脫硫石膏中的Na+和Cl-提出限量要求。結合標準編制組測定的脫硫石膏中各類物質含量（見表1），同時參考國家標準GB/T 37785《煙氣脫硫石膏》中的技術要求，確定了標準中CaO含量≥25%，S含量≥15%，Cl含量≤0.2%，Na含量≤0.2%。

土壤F含量參考HG/ T 4219-2 011《磷石膏土壤調理劑》（≤0. 3%）[6 ]，因鹽堿土中含有較高的氟離子，為減少鹽堿土中外源氟離子增加，因此標準將脫硫石膏中氟離子含量限量調低（F含量≤0.2%）。

對標準中使用的脫硫石膏重金屬含量進行要求。通過對國內116個燃煤電廠脫硫石膏重金屬含量進行檢測，結果如圖1所示。鉛元素含量范圍為0.01～14.87mg / kg，置信區(qū)間為0.737～11.35mg /kg；鉻元素含量范圍為0～17.25mg/kg，置信區(qū)間為0.83～12.15mg/kg；砷元素含量范圍為0～12.15mg/kg，置信區(qū)間為0.83 ～ 6 .62mg / kg；鎘含量范圍為0 ～ 0.45mg / kg，置信區(qū)間為0.03～ 0.2mg / kg。其中少部分樣品汞元素含量超過GB 15618-2018《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（試行）中水田汞含量要求，但低于其他農田汞含量要求，其含量范圍介于0 ～1.4mg / kg，置信區(qū)間為0.01～0.84mg/kg。

同時結合GB/T 23349-2020《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》和日本土壤污染環(huán)境標準中對重金屬含量的限制要求，在保證農田生態(tài)安全的基礎上，標準最終確定了應用于鹽堿土改良的脫硫石膏重金屬含量限值（見表2）。

3.2 使用規(guī)程

標準使用規(guī)程對施用的鹽堿化土壤提出了具體要求、適合作物，并給出脫硫石膏的推薦施用量。

標準可適用于土壤pH＞8.5、堿化度＞15%的鹽堿土壤。改良后的土壤適宜種植旱地作物，例如：向日葵、高粱、玉米、棉花、牧草等；水田作物，例如：水稻。對脫硫石膏的推薦施用數量見表3。

脫硫石膏改良鹽堿土壤標準對脫硫石膏的施用數量提出了要求及計算方法。改良鹽堿土壤的施用量應根據土壤堿化度、土壤改良深度、土壤容重和脫硫石膏中石膏的質量分數等因素確定。

3.3 施用方法

脫硫石膏改良鹽堿土壤標準針對水田和旱地提出了相應的施用方法和配套灌溉措施。

水田施用方式為將脫硫石膏均勻撒施在平整好的土地表面，用旋耕機進行旋耕，使其與0～20cm土壤混合均勻。采用渠道灌溉，首次灌水應在脫硫石膏與土壤混合均勻以后進行，以溶解脫硫石膏促進土壤化學改良和土體脫鹽過程。后續(xù)灌水時期與灌水量結合作物播種與生長需求科學進行灌溉，即轉入正常農田水分管理。輕度鹽堿地灌水量為80～120m3/ 畝，中度鹽堿地灌水量為120～150m3/畝，重度鹽堿地灌水量為150～180m3/畝。

旱地施用方式以撒施為主，將脫硫石膏均勻撒施在平整好的土地表面，用旋耕機進行旋耕，使其與0～20cm土壤混合均勻；也可采用穴施、條施，或與基質土混施等方式。首次灌水應在脫硫石膏與土壤混合均勻以后進行，以溶解脫硫石膏促進土壤化學改良和土體脫鹽過程。后續(xù)灌水時期與灌水量結合作物播種與生長需求科學進行灌溉，即轉入正常農田水分管理。田間具有排水設施時，優(yōu)先采用渠道灌溉方式，田間沒有排水設施時，適宜采用噴灌或滴灌方式。

為促進溶解脫硫石膏、脫鹽效果與防止抬高地下水位，灌溉水量分2次完成，首次用量為上述2/3，間隔5～7天完成第二次灌溉，用量為上述1/3，并與排水措施相結合，淋洗排除土壤中的可溶性鹽基離子。

3.4 試驗方法

脫硫石膏改良鹽堿土壤列出了對脫硫石膏外觀、pH、水分以及鈣、硫、氟、鈉、汞、砷、鎘、鉛、鉻含量的測定方法。脫硫石膏作為一種土壤調理劑，參考了NY/T 1978-2010《肥料 汞、砷、鎘、鉛、鉻含量的測定》標準中的測定方法，確保與現有行業(yè)標準保持一致。

4 結 語

脫硫石膏改良鹽堿土壤標準填補了大宗工業(yè)固廢應用在土壤改良方面標準的空白，通過標準的實施能夠降低改良土壤成本的同時，提升土壤改良效果，對工業(yè)固廢資源化以及環(huán)境污染防治起到一定的推動作用。希望有更多的生產者、管理者和使用者在應用過程中參考、采納，同時也期待在今后的實際工作中逐步完善該標準。

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