“去年试种了10多种草木植物，长势都很好，今年栽的树苗全活了，辣椒也检测过，完全可以放心吃！”初秋时节，贵州六盘水市盘州市盘南煤炭公司一块“年轻”土地让大家真切感受到科技的魔幻魅力，原本一片荒芜的庙田矸石山焕发勃勃生机，“点石成土”硕果累累。

7.5亩试验场地，上千吨煤矸石、粉煤灰等大宗煤基固废完美蜕变，从生态“破坏者”转化为绿色“守护者”。在这里，中国科学院武汉岩土力学研究所研究员白冰的“人工造土造地技术”从理论研究变成应用成果，也标志着我国首块“人造土地”种植成功。

资料图

科技引领破局

煤炭是我国主要基础能源和重要工业原料，一般而言每生产一吨原煤，会产生约0.15-0.2吨煤矸石，电煤燃烧也会产生粉煤灰。

相关数据显示，截至2020年，我国煤矸石存量约60亿吨，每年新增5亿吨至8亿吨。

资料图。工人在一煤矸石转运场地里作业

白冰介绍，煤矸石、粉煤灰等大宗煤基固废长期大量堆放可能会带来严重的环境、经济甚至社会问题。土地被占用，造成耕地、林地等面积减少，因自燃产生有毒有害气体、元素也会随雨水淋溶和渗滤而污染地下水体和土壤，对生态环境造成严重危害。

“这些历史难题，得不到彻底解决，主要还是技术路线问题。”白冰认为，传统的煤矸石综合利用途径很多并发挥巨大作用，如矸石发电、工业提炼、建筑业制砖、生产肥料土壤改良剂等。受技术经济和外部因素限制，市场仍在渴求一种规模大、经济性好的新技术。

践行绿色发展理念，对煤矸石、粉煤灰等大宗煤基固废处置利用提出更高要求，于煤炭行业而言，解决问题迫在眉睫。

2017年，白冰在贵州六盘水挂职工作期间，发现六盘水的煤矸石、粉煤灰的成分与天然土壤成分很相似，岩土工程专业背景让他深知天然土壤也是石头长期风化而成，便想可否把煤矸石、粉煤灰变成“人造土”。

说干就干。除在住地开展初步探索，挂职一结束，白冰立刻带着团队开始进一步研究，并在贵州六盘水市水城区开展小规模现场试验，完成技术论证。

2020年以来，白冰团队联合贵州盘江煤电集团盘江股份公司开展煤矸石山治理规模化示范，累计示范面积约20亩。开展人工造土造地与天然土地作物种植对比，在同等管护情况下，示范区与对比区域形成鲜明对比，“人造土地”作物长得更加快速和茂盛。

开辟绿色征程

天然土壤到处都是，谁会用人造土？

追问至此，白冰想到石漠化治理的重大需求，石漠化根源在于“缺土”，“造土造地”思路应运而生。

“人工造土工艺，以煤矸石、粉煤灰等大宗煤基固废为主料，其他材料为辅助调节，可根据应用场景进行优化定制。”白冰说，这种人造土原料为石头或石头生成物，与天然土相比，在成分上相同、结构上类似、功能上一致，可称为“人造的天然土”，主要差别在于人工手段快于自然风化过程。

这意味着，“人造土地资源”为其他“深度应用开发”提供多种可能，可以实现多元化“附加效益”。

资料图。人工造土室内种植实验，A、B两盆为煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏混配，Ｃ盆为粉煤灰与脱硫石膏混配，Ｄ盆为单纯的煤矸石

目前，白冰团队已掌握人造砂性土、人造生态粘土、人造壤土、优化配比与改良工艺等成套技术，在内蒙古干旱地区开展了试验。“这个技术路线不仅可用于治理石漠化，开展矿山修复，还能拓展用于荒漠化治理、土地沙化修复等更多场景，而且可以有效控制成本。”白冰说。

“从我们参与试验来看，新技术成本很低，而且见效非常快。”贵州盘江精煤股份有限公司环境保护部主任周洪说，人工造土造地技术为煤矸石综合利用，推进生态修复与土地整治提供新方案，实现生态效益、社会效益和经济效益“三赢”。

在中科院武汉岩土力学研究所原副所长、特殊土专家孔令伟研究员看来，该技术将煤矸石等大宗固废转为土，代替客土移植，避免取土破坏生态和“损人利己”，且整个造土工艺基本不涉及化工过程，不会新增污染。同时，人造土地延伸利用会产生多重经济效益及社会效益，值得大力深化研究和推广。

来源：科技日报