化学治沙技术是指在风沙环境下，利用化学材料及工艺，在易发生沙害的沙丘或沙质地表建造一层具有一定结构和强度的能够防止风力吹扬同时又可保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境、提高沙地生产力的目的。化学治沙技术包含沙地固结技术和保水增肥技术两个方面。化学治沙始于本世纪 如何选择化学材料和如何实施治沙技术是化学固沙的两大环节。化学固沙的目的是使松散的沙质地表形成抗风蚀的保护层，保护层的作用表现在 30年代，最初是由沙漠中的钻井工人和勘探人员为了保证生产的正常进行和保护设备与人员的安全而把原油喷洒到沙丘表面产生的。50年代以来，化学治沙技术发展较快，已逐步成为干旱地区防止风沙危害、开发利用沙区资源的重要工程技术手段之一，特别是在石油资源丰富的一些沙漠地区的国家如伊朗、沙特阿拉伯、阿联酋等，化学治沙技术更是受到特殊重视。化学治沙技术中使用的化学材料按照其性质可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料。无机胶凝材料又分为水硬性胶凝材料 (如水泥、高炉矿渣等) 和气硬性胶凝材料 (如泥炭、粘土、水玻璃、纸浆废液等)。有机胶凝材料属于石油产品类的有原油、重油、渣油、沥青及其乳液等；属于高分子聚合物类的如聚丙烯酰胺、尿甲醛树脂、聚醋酸乙烯乳液等。化学治沙技术能使流沙迅速固定，还能采用机械设备 (通常为喷洒设备) 施工，在地面松软、起伏、一般车辆难以接近的流沙地，还可采用飞机喷洒，因而具有施工简便、快速的优点。化学治沙技术不仅能够固定流沙，使地表免遭风蚀，而且还能改善沙地的水热条件，增强其生物学活性，增加土壤的团粒结构，避免水肥渗漏流失和防止深层盐分向上迁移，因此，化学治沙技术可以作为生物治沙技术的先行措施。另外，化学治沙液还可以制成种子浸润剂和种子包衣剂用于飞播造林，使植物种子在干燥的沙土中保持其生长所需的水分和养分。但是由于成本较高，目前还难以大规模应用，一般多用于因风沙危害可能造成重大损失的地区，如机场、铁路、公路等，在广大农区、牧区还很少采用。5个方面：(1)表层覆盖作用，如沥青等石油制品及其乳液喷于沙面后，由于受沙粒的强烈吸附和电性作用，绝大部分沥青被阻挡在沙面，形成极薄的强度很弱的封闭层；(2)粘结作用，这是几乎所有化学治沙材料都具有的性质，化学治沙液充满沙粒孔隙后能增强颗粒间的相互作用，使沙粒能很好地粘结成固结层；(3)水化作用，如水泥与沙粒作用，形成强而脆的固结居；(4)沉淀作用，水玻璃与增强剂治沙时，当水玻璃渗透并填充到沙粒间隙中，与增强剂发生沉淀作用，形成强而脆的保护结构；(5)聚合作用，如聚合物和乳胶治沙，其结果是沙粒被高粘性的坚韧聚合物链所封闭，形成强度高且具有弹性和刚性的固结结构。具有上述作用的化学材料，分类方法很多，依照化学原料来源划分，可分为xx化学治沙材料、人工配制化学治沙材料和合成化学治沙材料3类。xx化学治沙材料系xx物质和已有化工产品，勿需加工即可直接用于治沙，如泥炭、粘土、水泥、高炉矿渣、原油、渣油、沥青、纸浆废液等。人工配制化学治沙材料则需进一步化学处理或乳化而成，如硅酸盐乳液、乳化石油产品等。合成化学治沙材料是利用现代合成化工技术将某种或几种材料单体聚合或缩合而成，如聚丙烯酰胺、尿甲醛树脂、聚醋酸乙烯乳液、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、聚乙烯醇、水解聚丙烯睛、聚酯树脂、聚胺酯树脂、含成橡胶乳液等。目前我国利用上述材料治沙还未形成完整的技术体系，但就单项技术而言，则有一定基础，尤其是在铺设粘土、高分子化学材料、石油沥青治沙技术方面已经具有比较成熟的技术。I. 1. 铺设粘土固沙技术 利用粘土物质铺设于沙丘表面，以达到固沙、阻沙目的，是防沙治沙中运用较早的技术。由于粘土具有覆盖作用、、粘结作用和聚合作用，一般都能注到固结流沙、阻止沙丘移动的目的。 铺设粘土、高分子化学材料、石油沥青制品治沙固结技术1) 粘土铺设对象。铺设粘土治沙技术一般适用于沙丘起伏不大，地形较开阔，沙源不太丰富，沙粒较粗的沙漠类型，由于沙丘规模较小，沙丘链未形成复合型高大沙丘，容易实施单一防护措施，采取粘土铺设技术，容易取得成效。2) 3) 喷洒技术。首先应确定重点治理的沙丘范围，依据沙丘的松散状况、主风向风力大小和沙丘移幼速度，确定粘浆喷洒范围、喷洒量和喷洒厚度，一般而言，重点治理段应沿主风向实施全覆盖喷洒，喷洒粘浆应均匀。铺设顺序应从沙丘上部至沙丘下部，以免造成人力踩踏破坏覆盖的后果。 4) 管理。对粘土铺设的沙地，应严格封育，杜绝人、畜踩踏，以维系粘土膜的稳定。 2. 高分子化学材料固沙技术 利用高分子化学材料治沙，其效力较粘土和普通化学材料更加显著和稳定，只是因成本较高而未能广泛应用，但有很大的发展潜力。 高分子材料中作为治沙液的品种很多，这里仅列举一些通用和特殊用途的材料。 (1) 聚丙烯酰胺（PAA）：由丙烯酰胺单体在光热或引发剂作用下掺入交联剂聚合而成的水溶性高分子化合物，通常有粉状和粘稠状水溶液两种形式，根据需要稀释或交联成合适浓度用于治沙。 (2) 聚乙烯醇（PVA）：由聚醋酸乙烯酯经皂化而得的白色高分子化合物。由于皂化程度存在差异，羟基含量为5％时难溶于水，羟基含量为20％时能部分溶于冷水，羟基含量达到40％时可溶于水。它耐水，机械性能也好，是比较理想的治沙材料。 (3) 聚醋酸乙烯乳液（PVAc） ：由醋酸乙烯酯经聚合而成的高分子化合物。由于聚合方法不同，所得产品可以是无色或白色粘稠液体乳胶或白色粉状固体，粘度较高，作为治沙材料需稀释后喷洒。 (4) 水解聚丙烯睛（HPAN） ：为无色粘稠溶液。 粘土的挖取及粘浆的制备。粘土应尽量选择重粘土，如果原料短缺，亦可选择中粘土或轻粘土。粘浆的制备是将粘土加水调匀成浆状，如果可能，可添加适量乳胶，以增强粘着性。(5) 尿甲醛树脂：由尿素与甲醛缩聚而成的树脂性物质，可用冷法和热法制备，生成无色到浅色液体或白色固体，具有良好的粘结性，固化迅速，强度较高。(6) 聚酯树脂：系二元或多元醇和二元或多元酸在高温下缩聚而成的高分子化合物，该材料形成的固结层强度很高，具有优良的耐久性。但价格昂贵，只能用于特殊要求的治沙目的。(7) 聚胺酯树脂：是由二元醇与二元酸经缩聚生成的聚酯再与二异氰酸酯缩合而成的高聚物，该材料具有极优良的耐腐蚀性和极高的强度，耐低温性强，硬度比混凝土高数倍。由于价格昂贵，一般只作特殊要求的治沙材料。(8) 丙烯酸钙树脂：它是碳酸钙与丙烯酸反应的产物，为有机盐，是一种白色水溶性粉末。在活化剂（过硫酸铵或硫代硫酸钠）存在下很快固化，强度很高且有弹性，可防沙层渗漏。但因价格较高，使用受到限制。(9) 合成丁二烯—笨乙烯橡胶乳：是一种合成高分子化合物粒子分散体，具有较高的粘结性，形成的固结层具有较高的延伸性和弹性，不改变沙层的多孔性，其透水性和吸水性都很高，该种性能是其他化学材料不可比拟的。2. 利用石油产品进行防沙治沙，我国早在 用于治沙的石油产品，主要有以下几类： 石油沥青治沙技术30年代便有先例，但仅在个别条件下试验过。近50年来，则开展得较普遍。(1) 原油：为深褐色或青竭色的烷烃、环烷烃、芳香烃的复杂混合物，比重约在0.7-1之间，根据粘度情况，可直接或加热后喷洒治沙，也可制成乳化液治沙。(2) 重油：xx石油经提去汽油、煤油和柴油后的液态物质，暗黑色，粘稠而重，比重约为0.90-0.96。加热到40-60℃后，喷洒至沙面可固沙，也可以制成乳化液治沙。(3) 渣油：深褐色或灰黑色复杂碳氢混合物，系石油炼制厂的残渣，通常分为常压蒸馏渣油和减压蒸馏渣油，它的含蜡量比沥青高10％-20％，粘度比沥青低，热稳定性差，可在较低温度下乳化，渣油中的油为重质油，不易挥发，使用安全，老化速度慢，使用期长，比重为1左右，可直接或加热后喷洒治沙；也可以制成乳液治沙，效果比直接喷洒好。(4) 沥青及乳化沥青：沥青是石油提去各种油类物质后再经氧化而得，它是一个复杂的高分子碳氢化合物及氧、氮、硫等衍生物的混合物。乳化沥青则是当前世界各国应用于化学固沙最广泛的材料，它是沥青乳化剂作用下通过乳化设备制成的一种有机化合物。喷至沙面后，能形成一层非连续固结层，会经蒸发而逐渐变硬，可保持沙面免遭风蚀。II. 化学治沙技术不仅能使沙土表层固结，达到稳定沙丘、防止沙害的目的；另一方面，由于化学治沙液的施用和表层沙固结，改变了沙丘内部的温度、水分关系，有利于固沙植物生长，因此应该结合化学治沙液的施用，适时进行治沙造林。 使用化学制品增肥保水造林技术1. 施用化学治沙液后，由于沙地表层得到固定，对沙地内部的各种立地因子产生一系列影响： 化学治沙液对沙地造林条件的改良(1)水分条件得到改善，这是由于表层化学固结后减少了蒸发所致，蒸发量比裸露沙地一般降低80-90％，沙层的含水量均有明显增加；(2)增温作用明显，化学治沙液喷施后，沙面形成一个封闭层，使沙层热量散失减缓，尤其是石油类治沙液，它的黑色固结层还具有吸热作用，从而使地表温度增加更多，对下层沙层具有保温作用。化学固沙液迭的增温功能对于春季造林树种的发芽、生长十分有利，可促进造林树种的成活；(3)对降水渗漏性能的影响，一般而言，化学固沙液的施用不利于降水的渗漏，但并不是所有化学治沙液都如此，有的治沙液所形成的固结层亦具有很好的透水性，例如石油类治沙液，在适当减少用量状况下，其透水性很好，有利于利用xx降水；(4)抗风蚀作用得到明显加强，有利于种子扎根和苗木稳定；(5)阻滞盐分向沙地表层积聚，减轻盐渍化的危害，这是由于蒸发减弱，盐分上升表层力亦降低；(6)有利于沙地有机质含量的提高，这一方面是表层沙吹蚀减弱，有机质被吹蚀的过程得到控制；另一方面，由于表层沙得到固定、植被覆盖度得到提高；(7)化学治沙液还可制备成种子浸润剂和种子包衣剂，使植物种子在干旱区保持其生长所需水分和肥料，这一点对播造林尤其重要。2. 实验表明，不是所有化学治沙液都具有同等功效，不同治沙液之间在固沙造林功能上存在差别，应因地制宜地选用。 化学治沙液性能的比较及优选3. 化学治沙液应用时要掌握用量和时机： 选用化学治沙液时应注意的有关问题(1)固结层厚度合影晌直播种子的出苗，因此喷洒时要控制喷洒量。实验证明，当表层粘结层小于1cm时，除豆科种子发芽受阻外，其他作物种子不受影晌，尤其是雨季和潮湿状态下更无妨碍；(2)表面固结层会使沙层地温增高，因此直播种子和移栽幼苗宜在早春或晚秋进行，以避开高温季节，以防种苗烧死。经试验，一旦植物成活，温度的影响就不重要了，高温下植物仍能正常生长。 |
