對許多地區(qū)而言，農田富營養(yǎng)化徑流是個大問題。
每逢下雨，就會有一條河流穿過Dan Johnson農場的小棚。流經(jīng)農田的水，穿過一個白色的“小建筑”，這里有一個泵抽取少量的水做樣本。當水充滿20升的水壺后，研究人員就會收集并測試磷含量。
這個裝置是一項水污染控制實驗的一部分。該項目旨在檢測燃煤電廠排放的廢棄物，并通過使用石膏，減少農場徑流富營養(yǎng)化。
在這個美國農業(yè)的中心，越來越多農民選擇在大面積農田中劃分出小塊土地飼養(yǎng)牲畜，并將牲畜的糞便當作農作物肥料。糞便中的磷和氮能為農作物提供營養(yǎng)，促進其生長。但如果過多營養(yǎng)成分被沖入水道，就會刺激藻類過度繁殖，直至破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。
為了預防這種破壞，研究人員一直在尋找防止營養(yǎng)成分從土壤中浸出的方法。最近，《科學》雜志報道稱，他們重新審視了石膏法，這種又名碳酸鈣二水合物的白色或灰色的軟礦物質，對固磷有很大幫助。
在美國，農民使用石膏處理田地是從第一位總統(tǒng)喬治·華盛頓時代就開始的老做法了。部分原因是，石膏中的硫酸鹽能與土壤中的鎂結合在一起，幫助土壤鎖住水分。但污染專家則對石膏中的鈣更感興趣，它與土壤中的磷酸鹽聯(lián)結在一起，能形成更大的顆粒不易被水沖走。
實際上，化肥公司之前曾在產品中混入一定比例的石膏，但這種做法已經(jīng)消失了。因為這種礦物質原料來源于礦山，海運的價格高昂。“于是，我們慢慢忘記了石膏。”麥迪遜市威斯康星大學土壤學家Francisco Arriaga說。
但隨著營養(yǎng)物污染問題的愈發(fā)嚴重，以及火力發(fā)電廠的數(shù)量激增，研究人員認為石膏或許能再次“大展身手”。很多工廠都配備了洗滌器設備，原理是用石灰洗除污染物。這種過程所涉及的化學反應可以生產出一種煙氣脫硫石膏。許多煙氣脫硫石膏最終被填埋在垃圾場，但公司也使用它制作墻板和水泥。部分因為是它相對便宜：一噸礦物石膏的成本約為140美元，而一噸煙氣脫硫石膏的成本在38美元左右。
農民同樣被允許在農田內使用煙氣脫硫石膏，并且在過去10年間，科學家已經(jīng)在7個州進行了研究，調查這種石膏如何影響農作物及土壤。在威斯康星州， Johnson的農場是Arriaga及其同事一起挑選的3個實驗基地之一。研究人員還與麥迪遜市非盈利組織“沙鄉(xiāng)基金會”以及威斯康星電力公司合作。
項目的現(xiàn)場負責人、沙鄉(xiāng)基金會的Greg Olson指出，在Johnson的農場中，陡峭斜坡上的徑流受污染的可能性非常高，這使得它成為一個絕佳的實驗基地。Olson團隊對這個項目特別感興趣，因為他們對受污染的徑流在五大湖區(qū)造成的缺氧死區(qū)越來越擔心。
Johnson從2014年就開始使用石膏處理農場大約4公頃的農田。這些石膏從距其農場僅10公里的一個威斯康星電力公司的分部獲得，這一做法已經(jīng)持續(xù)了2到3年。“我們正在土壤中進行化學實驗。”Olson說，石膏不僅能使磷粒子減少移動，而且可以增加土壤水分、減少徑流。
Arriaga在美國土壤科學協(xié)會會議上報告了初步結論，結果顯示石膏有助于保持Johnson農場土壤中的磷。而且在之前的現(xiàn)場實驗中，包括佐治亞州與俄亥俄州的實驗項目，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種礦物不但能降低土壤中有毒鋁合金及病原菌水平，還能提供鈣和硫這兩種植物生長所需的營養(yǎng)元素。現(xiàn)在，發(fā)電廠排放的硫在減少，之前這種元素以酸雨和灰塵的形式回到土壤中，這樣一來，一些土壤開始缺乏這種營養(yǎng)物。
然而，煙氣脫硫石膏也有缺點。假如暴雨將石膏沖入水道，它將釋放出保存在河床沉積物中的磷，并增加水流中的營養(yǎng)物。在美國中西部，暴雨是一種可預見的氣候變化。
另外一個問題是石膏的可得性。火力發(fā)電廠的關閉在一定程度上歸功于更嚴格的排放標準與低廉的天然氣價格。但當這些工廠關閉后，石膏也將停止產出。佐治亞大學退休員工、土壤學家Malcolm Sumner 預測，“在20到30年間，石膏將再度供不應求，農民也將爭相購買。”
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