电厂废物能帮助减少水污染吗?

CAMPBELLSPORT,威斯康星州 -下雨时,一条河流流经丹约翰逊农场的一个棚屋。 径流穿过他的农田,然后在一个小的白色结构下面,泵吸收小水样。 当水充满20升水壶时,研究人员收集它并测试它是否存在磷。

该装置是旨在测试不寻常的水污染控制方案的实验的一部分,该方案使用石膏(来自燃煤发电厂的废物)来减少养殖场的养分流失。

在美国农业的中心地带,越来越多的农民正在喷洒动物饲养作业生产的粪便 - 这种粪便可以在相对较小的土地上种植成千上万的动物 - 跨越广阔的农田。 粪便中的磷和氮有助于作物施肥。 但是当营养物质冲入水道时,它们会刺激藻类大量繁殖,最终窒息水生生态系统。

为了防止这种损害,研究人员一直在寻找方法来防止养分从农田土壤中浸出。 最近,他们重新审视了使用石膏(一种柔软的白色或灰色矿物质,也称为硫酸钙二水合物),以帮助将磷保存在需要的地方。

这是一个古老的概念。 自乔治华盛顿担任总统以来,美国农民一直在用石膏治疗田地。 在某种程度上,这是因为石膏中的硫酸盐与土壤中的镁结合,帮助土壤保持水分。 但污染专家对石膏中的钙更感兴趣; 它与土壤中的磷酸盐结合,形成一个更大的颗粒,抵抗被冲走。

肥料公司曾经常常将石膏混入其产品中,但这种做法逐渐消失。 而且由于矿产传统上来自矿山,因此运输费用过高。 “在那次洗牌的某个地方,我们忘记了石膏,”麦迪逊威斯康星大学(UW)土壤科学家Francisco Arriaga说。

但研究人员发现,随着养分污染问题的增加以及燃煤电厂的激增,石膏可能会卷土重来。 许多工厂配备了设备配置的洗涤器 - 使用石灰去除污染物。 所涉及的化学反应产生一种称为烟道气脱硫(FGD)石膏的石膏。 很多FGD石膏最终都被填埋,但公司也用它来制造墙板和水泥。 在某种程度上,这是因为它相对便宜:大量的开采石膏可能花费140美元,而一吨FGD石膏花费38美元。

农民也被允许在他们的田地上使用FGD石膏,在过去十年中,科学家们开始在七个州开展研究项目,研究它如何影响农作物和土壤。 在威斯康星州,丹·约翰逊的农场是Arriaga和其他威斯康星大学研究人员选择的三个研究地点之一。 他们与位于麦迪逊的非营利组织Sand County Foundation和We Energies合作,这家能源公司在威斯康星州密尔沃基市160公里外经营着一座燃煤发电厂。

在约翰逊的农场,陡坡的污染径流的可能性很高,使其成为一个理想的研究地点,沙县基金会的实地项目主任格雷格奥尔森说。 该项目对奥尔森集团特别感兴趣,因为人们越来越关注污染的径流造成五大湖贫氧死区。

2014年,约翰逊开始将石膏从距离农场10公里的We Energies工厂采购到约4公顷。 (治疗持续2到3年。)“我们正在土壤中进行化学实验,”奥尔森说。 石膏不仅可以使磷颗粒“移动性降低”,而且可以增加作物可用的水量并减少径流。

Arriaga本月将在美国土壤科学学会会议上发表的初步结果表明,石膏有助于保持约翰逊土壤中的磷含量。 此前的田间试验,包括佐治亚州和俄亥俄州的项目,已经发现矿物质还可以降低土壤中有毒铝和病原体的含量,并提供钙和硫的来源,这是植物生长所需的两种营养素。 (现在发电厂排放的硫较少,过去以酸沉降和灰尘的形式回落,一些土壤缺乏这种营养。)

尽管如此,FGD石膏可能还有一些缺点。 例如,如果大雨将石膏洗入水道,它可以释放储存在河流沉积物中的磷,为水柱添加营养。 (较重的降雨是中西部地区气候变化的预期影响。)

另一个问题是石膏的可用性。 由于更严格的排放法律和低天然气价格,燃煤电厂正在关闭。 随着植物的关闭,它们将停止生产石膏。 “在20到30年的时间里,石膏将再次供不应求,农民将会争先恐后,”土耳其科学家马尔科姆萨姆纳预测,他是雅典佐治亚大学的名誉教师。 在此之前,研究人员表示,他们将继续尝试了解FGD石膏可能有助于抑制污染的径流。

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