趙巴音那木拉，朝 博，戴旭光，包慶格樂，烏 恩

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)蒙東有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028018）

我國(guó)鹽堿土面積大、分布廣、種類多，對(duì)農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成了復(fù)雜而廣泛的影響[1]。鹽堿土是在一定的自然條件或人為活動(dòng)影響下，土壤中的各種易溶性鹽類經(jīng)過(guò)水鹽運(yùn)動(dòng)重新分配，在土壤表層積聚而形成的一種土壤類型。鹽堿土是土壤系統(tǒng)分類中的一個(gè)土綱，包括鹽土、堿土兩個(gè)亞綱，表層中可溶鹽大于0.1%的稱為鹽化土壤，而大于1.0%的則稱為鹽土。表層中堿性成分（碳酸鈉、重碳酸鈉）含量較高時(shí)，土壤表現(xiàn)堿性，其中，堿化度大于5.0%而小于15.0%的稱作堿化土壤，大于15.0%的稱作堿土。具體到某個(gè)區(qū)域，特別是我國(guó)北方干旱地區(qū)的土壤，可能同時(shí)存在鹽化土壤、堿化土壤、鹽土和堿土，即這些土壤的復(fù)合體在實(shí)踐中統(tǒng)稱為鹽堿土。鹽堿土有機(jī)質(zhì)匱缺，理化性質(zhì)差，肥力低下，有害鹽離子多，不利于植物生長(zhǎng)，即使能種植作物，也形不成產(chǎn)量或產(chǎn)量極低。然而，對(duì)于人口多耕地少的我國(guó)而言，鹽堿土是重要的后備耕地資源，目前已種植的面積超過(guò)100萬(wàn)hm2，約占我國(guó)鹽堿土面積的1/3，仍有2/3的鹽堿土資源尚未開發(fā)和利用。另外，在我國(guó)北方邊疆草原牧區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)，由于氣候干旱或過(guò)度利用水資源[2]，出現(xiàn)了大量大面積的河湖水面萎縮和湖泊干涸現(xiàn)象[3]，到處可以見到鹽堿灰塵飛揚(yáng)的干鹽湖盆或鹽堿化草地，大面積的草地需要植被重建或植被修復(fù)。干鹽湖盆是寸草不生的光板地，只有通過(guò)土壤改良結(jié)合耐鹽堿牧草種植才能重建植被。因此，無(wú)論在半農(nóng)半牧區(qū)還是在草原牧區(qū)，鹽堿土的改良和利用前景都非常廣闊。

實(shí)驗(yàn)室廢液是實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試過(guò)程中用過(guò)的液體混合物、殘留試劑和洗液等混合而成的廢棄溶液[4]。實(shí)驗(yàn)室廢液不同于一般企業(yè)的污水，有相對(duì)的排放量和污染物成分含量和控制標(biāo)準(zhǔn)，而是隨著測(cè)試分析方法的不同，藥品、試劑的使用類型隨之變化，其排放量和成分含量也較為復(fù)雜[5]。由于收集、處理比較麻煩，沒有統(tǒng)一、規(guī)范的無(wú)害化處理技術(shù)，很多實(shí)驗(yàn)室采用的處理方法是簡(jiǎn)單中和，有的實(shí)驗(yàn)室甚至不加任何處理直接排放[6]，已成為實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行和科學(xué)化管理的一大漏洞[7]。如果處理不當(dāng)或直接排放，一方面腐蝕下水道設(shè)施，另一方面污染大氣、水和土壤環(huán)境。因此，研究和探索實(shí)驗(yàn)室廢液的回收、無(wú)害化處理和資源化利用對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

今后的鹽堿土改良利用研究應(yīng)面向農(nóng)牧業(yè)，兼顧資源、環(huán)境效應(yīng)，注重技術(shù)創(chuàng)新，為糧食安全、資源可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)發(fā)揮更大作用。本文對(duì)鹽堿土改良利用現(xiàn)狀和實(shí)驗(yàn)室廢液的特點(diǎn)進(jìn)行概述，并探討實(shí)驗(yàn)室酸性廢液用于鹽堿土改良的可能性，旨在為實(shí)驗(yàn)室廢液的資源化利用提供參考。

1 鹽堿土改良利用現(xiàn)狀及存在問題

1.1 鹽堿土改良利用現(xiàn)狀

目前，鹽堿土的主要改良措施可分為水利措施、物理措施、化學(xué)措施、生物措施等，利用方法主要是種植作物或牧草。這些鹽堿土改良措施中，適于我國(guó)北方干旱地區(qū)且近年來(lái)研究和應(yīng)用較多的是化學(xué)措施和生物措施及其綜合應(yīng)用。

化學(xué)措施是通過(guò)添加土壤改良劑促進(jìn)鹽基代換，加速鹽堿離子的淋洗，以治理鹽堿土壤。常用改良劑有鈣質(zhì)改良劑、酸性改良劑、有機(jī)改良劑等。鈣質(zhì)改良劑有磷石膏、脫硫石膏等，磷石膏、脫硫石膏是以其Ca2+將土壤膠體吸附的Na+交換下來(lái)，用雨水或灌溉水淋洗之，以降低土壤Na+含量[8]。脫硫石膏在降堿排鹽、改善理化性狀、提高養(yǎng)分有效性、增加微生物活性、促進(jìn)植株生長(zhǎng)等方面效果顯著[9-10]。酸性改良劑有腐殖酸、黃腐酸、硫酸亞鐵、硫酸鋁、廢酸及康地寶、禾康、施地佳等人工制劑，酸性改良劑可有效降低堿性土壤鹽分、pH值、堿化度（ESP）和鈉吸附比（SAR）等[11-12]。有機(jī)改良劑包括有機(jī)肥、微生物肥、秸稈還田、生物炭、泥炭、沼氣肥、糠醛渣等。孫赫陽(yáng)等[13]在蘇打鹽堿土上的長(zhǎng)期研究表明，施用有機(jī)肥可以全面改善土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)，降低容重，增加孔隙度及水分、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量，調(diào)低pH值，能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。秸稈還田作用與施用有機(jī)肥的效果相似，CHEN等[14]用秸稈還田方法改良鹽堿土效果較好。烏音嘎等[15]用微生物復(fù)合肥改良?jí)A土并種植玉米取得了較好的效果。生物炭可改善土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)，降低土壤容重和鹽分，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[16-17]。

生物措施主要是通過(guò)種植耐鹽堿植物吸收土壤中的鹽分。一方面，植物根系的物理作用和根分泌物的生物化學(xué)作用以及植物根系等殘?bào)w的土壤歸還來(lái)改善土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)，增加有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，提高肥力；另一方面，收獲后的植物產(chǎn)品從土壤中移出鹽分，達(dá)到改良效果。種植白刺、杜梨、檉柳等耐鹽堿植物可有效降低土壤鹽分、pH值和EC值，增加肥力，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，效果明顯[18-19]。印度等國(guó)家通過(guò)種植海馬齒、堿蓬等鹽生植物，維持了鹽堿地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[20-21]。堿蓬主要通過(guò)吸鹽、淋洗等作用對(duì)鹽堿土產(chǎn)生顯著的改土效應(yīng)[22]。

另外，我國(guó)有近3 000萬(wàn)hm2受鹽堿化影響的草地，廣泛分布在我國(guó)北方地區(qū)。隨著氣候不斷變化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)的鹽堿化情況日益嚴(yán)重，草地的鹽堿化不僅會(huì)嚴(yán)重威脅生態(tài)安全，還會(huì)制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)鹽堿化草地進(jìn)行修復(fù)勢(shì)在必行[23]。草地鹽堿化是指草地土壤中的鹽（堿）含量增加，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)牧草的生長(zhǎng)性能降低，耐鹽（堿）力強(qiáng)的植物增加，致使草原的利用率降低，鹽（堿）斑面積增大甚至變成光板地[24]。近年來(lái)，在北方干旱草原牧區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)湖泊、河流干涸現(xiàn)象嚴(yán)重[3]，出現(xiàn)了好多干鹽湖盆，土壤鹽堿含量很高，一般植物難以生存。在冬春季甚至干旱的夏季，從干鹽湖盆隨風(fēng)飄揚(yáng)的鹽堿灰會(huì)對(duì)附近的正常草地進(jìn)行大范圍覆蓋，引起鹽堿化，使鹽堿化草原面積逐年擴(kuò)展，不但嚴(yán)重影響農(nóng)牧民生產(chǎn)生活，而且已成為難以解決的生態(tài)環(huán)境問題。相關(guān)研究結(jié)果表明，通過(guò)土壤改良與種植耐鹽堿牧草相結(jié)合的植被重建技術(shù)，在干鹽湖盆重建堿茅草地，可以獲得較理想的效果[25]。

1.2 鹽堿土改良利用存在的問題

鹽堿地作為我國(guó)后備耕地資源，其改良利用方面的研究報(bào)道較多，但改良技術(shù)的推廣應(yīng)用方面仍存在較多問題。水利工程改良措施因工程量較大，需要使用機(jī)械設(shè)備，并需要有充沛的水資源，成本較高，尤其在水資源匱乏的北方地區(qū)難以實(shí)施。物理改良措施容易操作、方法簡(jiǎn)單、適用性廣，但消除土壤鹽分不徹底、工程量較大、成本較高，影響其推廣應(yīng)用?；瘜W(xué)改良措施雖然見效快，效果明顯，但也存在持續(xù)時(shí)間短、易發(fā)生返鹽等問題和二次污染等風(fēng)險(xiǎn)。另外，改良劑施用量往往比較大，難以在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用，同時(shí)化學(xué)改良劑在施用后需用大量灌溉水或雨水沖洗鹽堿，在水資源匱乏的干旱及半干旱地區(qū)水源難以保證，推廣應(yīng)用較為困難[26]。生物改良措施具備生態(tài)、環(huán)保、可持續(xù)等特點(diǎn)，研究比較活躍，但受經(jīng)濟(jì)效益等限制，未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。而在水資源十分匱乏的干旱草原地區(qū)，受自然條件和相關(guān)法規(guī)約束，只能嘗試化學(xué)改良或生物改良措施，化學(xué)改良劑在施入土壤后沒有洗鹽堿、壓鹽堿條件，效果短暫，鹽堿容易反復(fù)；生物改良因氣候干旱、地下水匱乏，難以種出植物，因此，相關(guān)研究更少，基本沒有可供推廣應(yīng)用的技術(shù)。

綜上所述，受各種條件限制，單一的改良措施難以實(shí)施或難以達(dá)到理想的改良效果。因此，應(yīng)遵循因地制宜原則，選用適合當(dāng)?shù)貤l件的改良措施。另外，近年來(lái)采用不同改良措施有機(jī)結(jié)合的綜合治理往往可獲得較好的效果，可視為實(shí)現(xiàn)鹽堿土改良利用的主要措施。實(shí)驗(yàn)室廢液與石膏配合施用可改善鹽堿土理化性質(zhì)，提高石膏溶解度，從而有望提高改良效果，是值得研究的問題。然而，實(shí)驗(yàn)室廢液能否用于鹽堿土改良，主要取決于無(wú)害化處理的效果。根據(jù)戴旭光[27]、鐘磊[28]在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)室廢液的主要問題是個(gè)別重金屬離子如Cr6+超標(biāo)，可以用活性炭吸附技術(shù)進(jìn)行無(wú)改性無(wú)害化處理，不僅可以最大程度保持其營(yíng)養(yǎng)成分和酸性，而且可使Cr6+含量降低到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，能夠用于鹽堿土改良。由此說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)室廢液經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后可以實(shí)現(xiàn)資源化利用。

2 實(shí)驗(yàn)室廢液及其處理和利用

2.1 實(shí)驗(yàn)室廢液的來(lái)源和特點(diǎn)

目前，實(shí)驗(yàn)室廢液的主要來(lái)源有高校、科研院所的各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)、科研測(cè)試分析[29]以及農(nóng)技部門和企業(yè)的監(jiān)測(cè)分析等。其中，教學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的產(chǎn)生量和成分比較固定，處理難度相對(duì)較小[30]；分析測(cè)試廢液的產(chǎn)生量和處理難度相對(duì)較大，其主要成分為鹽酸、硫酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸，乙酸、脂類等有機(jī)物質(zhì)，氮、磷、鉀等植物營(yíng)養(yǎng)元素，有的含有少量鉛、鎘、鉻、鎳等重金屬離子[31]，其主要特點(diǎn)是因含有大量酸類而呈強(qiáng)酸性。化學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)林牧、土壤肥料、植物分析測(cè)試方面的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研測(cè)試分析的廢液主要屬于酸性廢液，因其強(qiáng)酸性而具有較強(qiáng)的腐蝕性，導(dǎo)致回收和處理工作成為實(shí)驗(yàn)室減排降污工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著農(nóng)林牧業(yè)和科研事業(yè)的發(fā)展，科研機(jī)構(gòu)、高校、農(nóng)技部門和企業(yè)開展的科研項(xiàng)目越來(lái)越多，進(jìn)行的科研測(cè)試分析也越來(lái)越深入和廣泛[32]，實(shí)驗(yàn)室廢液的產(chǎn)生量日益增多。

2.2 實(shí)驗(yàn)室廢液的處理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)高校、科研院所、農(nóng)技部門和企業(yè)的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)出臺(tái)了廢棄物管理辦法和制度，但往往可操作性不強(qiáng)、執(zhí)行難度大，有的僅停留在文字表面。高校、科研院所、農(nóng)技部門和企業(yè)的廢棄物主要是含有酸性或堿性成分的廢液，因此，可進(jìn)行中和處理或沉淀處理[33]。然而，無(wú)論是中和還是沉淀，均需摻入其他化學(xué)物質(zhì)，除成本因素需要考慮外，有些衍生物則更加難以處理，造成次生污染。而如果不加任何處理就直接排放，不僅會(huì)引起下水污染，還會(huì)腐蝕下水管道[34]。因此，實(shí)驗(yàn)室廢液的處理和循環(huán)利用應(yīng)得到相關(guān)部門的足夠重視，同時(shí)應(yīng)大力開展其無(wú)害化處理和資源化利用方面的研究工作[6]。對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液進(jìn)行科學(xué)的回收、處理和利用，首先可以減少污染、保護(hù)環(huán)境，其次可以減少對(duì)實(shí)驗(yàn)室下水道設(shè)施的腐蝕和損壞、減少經(jīng)濟(jì)損失，再次可以實(shí)現(xiàn)變廢為寶、節(jié)約資源、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，是一項(xiàng)很有意義的工作。

2.3 實(shí)驗(yàn)室廢液利用現(xiàn)狀及存在問題

目前，一些實(shí)驗(yàn)室主要采用中和處理的方法處置實(shí)驗(yàn)室廢液，其弊端是會(huì)摻入其他化學(xué)物質(zhì)，改變廢液的酸堿度和化學(xué)特性，可能使其失去利用價(jià)值；對(duì)于特定污染物，可用物理方法處理，但有局限性、特異性，不易推廣。因此，目前的實(shí)驗(yàn)室廢液回收利用率極低，亟待進(jìn)一步開展無(wú)害化處理和資源化利用方面的研究。關(guān)于實(shí)驗(yàn)室廢液，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都有嚴(yán)格的收集、管理規(guī)定和無(wú)害化處理、排放的技術(shù)措施[35]。而我國(guó)目前對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液的危害性認(rèn)識(shí)不足，防治意識(shí)薄弱，處理技術(shù)研究較少，回收利用相關(guān)工作尚未得到足夠重視。

3 實(shí)驗(yàn)室酸性廢液在鹽堿土改良中的應(yīng)用前景

近年來(lái)，人們出于節(jié)約資源和經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目的，開始重視利用廢棄物，例如以酸性廢棄物作為調(diào)理劑改良鹽堿土[11-12]。特別是酸制劑，通過(guò)調(diào)節(jié)土壤酸堿性來(lái)提高土壤有效養(yǎng)分，改土效果和植物生長(zhǎng)效應(yīng)明顯，成為了鹽堿土調(diào)理制劑的研究重點(diǎn)。意大利、西班牙和美國(guó)研究人員利用制堿工業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品氯化鈣，橡膠工業(yè)產(chǎn)生的剩余硫酸進(jìn)行鹽堿土改良取得了明顯的效果[36]。顧瑩瑩等[37]的試驗(yàn)結(jié)果表明，檸檬酸廢液可降低濱海鹽堿土的堿性，改善理化性質(zhì)，增加養(yǎng)分有效性，收到了“以廢治廢”的效果。李緒謙等[38]利用處理后的含鉻酸性廢水通過(guò)土柱淋溶試驗(yàn)改良鹽堿土，結(jié)果表明，廢水通過(guò)淋溶滲透，降低了鉻的遷移能力，鹽堿土的pH值趨于中性，提高了土壤養(yǎng)分有效性。

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的酸性廢液，性質(zhì)與酸制劑十分相似，含有大量的硫酸、硝酸、鹽酸及有機(jī)酸，雖然是一種強(qiáng)酸性溶液，但卻攜帶大量的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)物質(zhì)，因此，又是一種很好的調(diào)酸營(yíng)養(yǎng)制劑。侯林[39]研究表明，腐殖酸可提高石膏的溶解性，促進(jìn)脫硫石膏與鹽堿土的離子交換作用。另有研究表明，脫硫石膏與腐殖酸配合使用對(duì)鹽堿土的改良效果較顯著[40]。由此可推斷，脫硫石膏配合使用酸性廢液改良鹽堿土可以達(dá)到較理想的改良效果，而且60 t/hm2以下的脫硫石膏使用量不會(huì)對(duì)土壤和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)[41]。戴旭光[27]研究表明，實(shí)驗(yàn)室酸性廢液可以提高脫硫石膏的溶解度，在盆栽試驗(yàn)和田間試驗(yàn)中，石膏配施實(shí)驗(yàn)室酸性廢液的一些處理能夠有效降低堿土pH值和ESP值，顯著增加土壤有效氮磷鉀含量，顯著增加堿茅和紫花苜蓿出苗率、株高和地上部生物量，種植第2年堿茅生長(zhǎng)狀況好于第1年，基本形成了堿茅草地，但紫花苜蓿的生存率大幅降低，其原因有待進(jìn)一步探討。

4 展望

隨著科研事業(yè)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室廢液的產(chǎn)生量日益增多，實(shí)驗(yàn)室廢液的無(wú)害化處理和資源化利用將成為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理走向低排放、少污染、科學(xué)管理的中心環(huán)節(jié)。農(nóng)區(qū)鹽堿土是我國(guó)重要的后備耕地資源，半農(nóng)半牧區(qū)和草原區(qū)鹽堿土是潛在的草地化資源，如能將實(shí)驗(yàn)室酸性廢液作為土壤改良劑，實(shí)現(xiàn)鹽堿土的科學(xué)改良，必能成為將兩廢（廢液、堿土）變?yōu)閮蓪殻▽U液變?yōu)橥寥栏牧紕?、將鹽堿土變?yōu)楦鼗虿莸兀┑闹匾e措。因此，實(shí)驗(yàn)室酸性廢液的無(wú)害化處理和資源化利用具有廣泛的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用前景。