发电厂“废物”可以减少水污染?

对许多地区来说，农田富营养化径流是一个大问题。资料来源:林恩·贝茨

每当下雨，一条河就会穿过丹·约翰逊农场的棚子。流经农田的水穿过一座白色的“小楼”，水泵从那里抽取少量的水作为样本。当水充满20升的水壶时，研究人员收集并测试磷的含量。

这个装置是水污染控制实验的一部分。该项目旨在检测燃煤电厂排放的废物，并通过使用石膏减少农场径流的富营养化。

在美国农业的这个中心，越来越多的农民选择在大面积的农田里划分小块土地来饲养牲畜，并使用牲畜粪便作为农作物的肥料。粪便中的磷和氮可以为作物提供营养并促进其生长。然而，如果太多的营养物被冲入水道，就会刺激藻类过度繁殖，直到水生生态系统被破坏。

为了防止这种损害，研究人员一直在寻找防止养分从土壤中流失的方法。最近，他们重新检查了石膏法，这是一种白色或灰色的软矿物，也称为二水碳酸钙，对固磷有很大帮助。

在美国，自从第一任总统乔治·华盛顿执政以来，农民们就一直用石膏来处理他们的土地。部分原因是石膏中的硫酸盐可以与土壤中的镁结合，帮助土壤锁住水分。然而，污染专家对石膏中的钙更感兴趣，当石膏与土壤中的磷酸盐结合时，会形成较大的颗粒，不易被水冲走。

事实上，化肥公司以前在产品中掺入一定比例的石膏，但这种做法已经消失了。因为这种矿物材料来自矿山，运输成本很高。“所以，我们慢慢地忘记了石膏。”麦迪逊威斯康星大学的土壤科学家弗朗西斯科·阿里亚加说。

然而，随着营养污染问题变得越来越严重，火力发电厂的数量急剧增加，研究人员认为石膏可能能够再次“发挥其作用”。许多工厂都配备了洗涤设备。原理是用石灰去除污染物。该过程中涉及的化学反应可产生烟气脱硫石膏。许多脱硫石膏最终被埋在垃圾填埋场，但该公司也用它来制造墙板和水泥。部分原因是它相对便宜:一吨矿物石膏大约140美元，而一吨烟气脱硫石膏大约38美元。

农民也可以在农田里使用烟气脱硫石膏，在过去的十年里，科学家们在七个州进行了研究，调查这种石膏是如何影响农作物和土壤的。在威斯康星州，约翰逊的农场是阿里亚加和他的同事选择的三个实验基地之一。研究人员还与麦迪逊的非营利组织沙翔基金会和威斯康星电气公司合作。

沙巷基金会的格雷格·奥尔森是该项目的现场负责人，他指出，在约翰逊的农场里，陡坡上的径流很可能被污染，这使它成为一个很好的实验基地。奥尔森的团队对这个项目特别感兴趣，因为他们越来越担心五大湖地区污染径流造成的缺氧死区。

自2014年以来，约翰逊一直使用石膏来处理大约4公顷的农田。这种石膏是从威斯康星电力公司的一家分公司获得的，这家公司离其农场只有10公里。这种做法已经持续了2到3年。"我们正在土壤中进行化学实验。"奥尔森说，石膏不仅能减少磷颗粒的运动，还能增加土壤湿度，减少径流。

阿里亚加在美国土壤科学协会会议上报告了初步结论。结果表明，石膏有助于维持约翰逊农场土壤中的磷。此外，在以前的田间试验中，包括在佐治亚州和俄亥俄州的试验中，已经发现这种矿物不仅能降低土壤中有毒铝合金和病原菌的含量，而且还能提供植物生长所需的两种营养元素钙和硫。现在，发电厂排放的硫正在减少。以前，这种元素以酸雨和灰尘的形式回到土壤中。结果，一些土壤开始缺乏这种养分。

然而，脱硫石膏也有缺点。如果大雨将石膏冲入水道，它将释放出储存在河床沉积物中的磷，并增加水流中的养分。在美国中西部，暴雨是气候变化的一个可预测的影响。

另一个问题是石膏的可用性。火力发电厂的关闭部分是由于更严格的排放标准和更低的天然气价格。但当这些工厂关闭时，石膏生产也将停止。马尔科姆·萨姆纳(Malcolm Sumner)是佐治亚大学的一名退休员工，也是一名土壤科学家，他预测“20到30年后，石膏将再次供不应求，农民也会争相购买。”(张张编)