水泥降雨不是梦

    又一个暖冬悄然离去，鼠年的春天翩翩而至。春天让我们感受莺飞草长之外，还让我们想起遮天蔽日的沙尘暴。这已引起有关专家的关注，他们研究并提出许多防风固沙、改变环境的措施。中国建筑材料科学研究院水泥所教授级高级工程师秦至刚则在10多年前就提出了一个大胆的设想：开发研制新型水泥作降雨剂，改造环境，造福人民和社会。今天，秦老仍不辞辛苦，多方奔走，为水泥作降雨剂研究工作的顺利实施而努力。日前，记者就水泥作降雨剂的可行性问题采访了秦老。

    记者（以下简称记）：您是怎样想到用水泥作降雨剂的？它的原理是什么？

    秦至刚（以下简称秦）：北京风沙问题已被大家关注。种树种草固然有效，但都需要水。

    地上之水天上来，天上之水地上来。沙漠和沙化地太干燥，形不成蒸发水汽与天上的水汽结合成水滴降落到地面。因此，解决沙漠和沙化地的水资源一是灌溉；二应该研究人工降雨，将别处飘来的水汽，如每年夏秋台风、暖湿气流带来的大量水汽中的水降落下来。

    搞人工降雨需要降雨剂。国内外人工降雨一般用碘化银或干冰作降雨剂，价高难得。上世纪50年代，前苏联曾用石灰作降雨剂，因飘洒性不好没有成功。分析其原因有两个：石灰吸水太快和当时小飞机飞行高度不够。鉴于前苏联的经验，我们提出可用水泥作降雨剂。主要是利用水泥遇水汽后水化吸水增重加快下落，与更多的水汽结合成水滴，水滴间的碰撞效应形成大水滴，从而形成降雨的机理。除了高空飘洒，也可以在零线（冰点）以下发挥它吸水的特长形成降雨。与碘化银相比，水泥价廉易得兼有保水固土固沙之效。在1991年的人大会议期间，我提出研究利用特种水泥作人工降雨剂，用于治沙、治水、治山和消减台风影响的提案。这是因为中国北方缺的是水。水的问题主要是存水和开发。我国的水资源多从天上来。每年夏秋台风、暖湿气流带来大量的水，1975年河南大水是台风带来的水汽与西北冷空气交汇形成。当时北京也是倾盆大雨，可见台风带来水汽范围之广、水量之大。如能采用人工降雨并定点储存起来，可提高储水量。如果进一步设想1975年时将部分水汽预降在粤北、赣湘山区的缺水地区，以至鄱阳湖和洞庭湖一线（北纬29度线左右），减少与西北冷空气交汇形成的雨量，有可能减轻河南大水的破坏力。因此研究人工降雨不仅是缺水补水，还可实现分流部分水分，成为一种减灾方法。

    为此我请教九三学社陈明绍老先生。他很赞同，并告诉我：“钱学森也很重视人工降雨，介绍过美国在30年代就开始搞人工降雨，并对落点不准问题进行深入研究。越南战争时，美国利用人工降雨将胡志明小道冲断，可见其控制落点和水量之准确。我们过去提过，你可再提。”1991年我提出后，得到许多有关专家和市科委的重视和支持，可惜当时没有做深入细致的深究，也怕计算机计算速度赶不上。因为，当时有每秒运算7000万次计算机的单位不多，怕数据测算不准，涉及面广不易组织试验，没有坚持做下去。90年代后期我又提此建议，有人怕水泥作人工降雨剂引起土壤板结，没有作进一步的试验，这个提案也就暂时搁置了。

（来源：中国建材报）

    记：水泥作降雨剂到底会不会引起土壤板结，甚至造成新的污染？

    秦：关于板结问题，这要看雨降在什么地方。如在沙漠，作降雨剂的水泥形成降雨，和水、沙松散结合使沙子不再飞扬，将能有效地改善当地的生态环境。我们还希望它板结。

    现在看来，此举就是为了解决沙化地的扬沙，也是有意义的。因为研究水泥飘洒、吸收水分后增重、加快降落时与其他水滴水汽的并碰效应形成大水滴的过程，每个水滴中所含水泥的数量不会太多。水滴中所含水泥经过沙层过滤多留在上部，下部的水中含有少量氢氧化钙能与沙结合、板结，但毕竟数量很少。留在上部的水泥层如能轻微板结、保住水分，就有可能逐步发挥固沙功能。保住水分或减少水分蒸发，也应该说是有效的功能。

    对污染问题，我认为不会有。因为是确定区域性降雨，不会降落城市街道。再者，一个水泥颗粒形成一滴水，降落中水滴增大、分散，有的水滴中不一定含有水泥。对于农田，也没害处。水泥水化后产生氢氧化钙，石灰水化后也产生氢氧化钙。多年来我在浙江曾看到洒石灰到水稻田里，据说是为了提高水温。可见少量水泥对作物是允许的。“六五”、“七五”时我曾研究沸腾煅烧和利用沸腾炉灰渣作混合材。记得有几个单位研究利用灰渣作肥料，效果很好。因此，掺混合材的水泥还可调节水化性能、控制飘洒性，兼收施肥之利。

    20多年前浙江在研究石煤综合利用中也曾发现使用石煤渣（含有烧石灰时留下的石灰渣）作肥料的2~3年后会引起板结。因此“六五”、“七五”时没有再做研究，但这足以说明含有石灰渣的石煤渣具有固土性。从研究水泥的角度来看，含有石灰渣的石煤渣实际上是一种强度很低的胶凝物质，还谈不上叫水泥。其性能有点像三合土—石灰加沙形成的化合物。水泥作降雨剂，其性能可以根据需要设计、调整。

    记：作降雨剂的水泥是什么水泥，有何特点？

    秦：所用水泥不必要求多高强度，低标号水泥都可以用，沸腾炉水泥更好。沸腾炉水泥是在烧煤矸石发电的沸腾炉内加适量预处理过的石灰质物料，在1000℃以下烧成熟料，再加少量矿渣、石膏磨制而成。主要成分是矸石和煤灰细粉。重庆永荣矿务局曾作过研究，沸腾炉烟道灰含有氮、磷、钾，施用后可以改善土壤酸性，使水稻增产6%~14%，小麦增产5%~20%，红苕增产10%~20%。湖南、浙江也有类似研究。当然，应用中还应根据具体情况调整水泥的成分和配方。因为不要求强度高，所以一般立窑就能生产，成本也非常低。价格不会高于现有大水泥厂的普通水泥。

    记：10多年来您一直为研究水泥作降雨剂而奔走，您觉得现在条件成熟了吗？可行性如何？还需要做哪些工作？

    秦：用水泥作降雨剂，不同于其他降雨剂，对气象部门的气象预测及计算要求精度高，同时必须有部队的配合及合适的场所。因此，这项研究一直进展不快。目前，随着我国计算机产业和气象研究的快速发展，我国应用大型计算机的计算来研究气象、洞察风云，成效显著。多普勒雷达原为探测飞行器的装备，我国已能将其用于观察暴雨运动规律，如弄清1998年青藏高原飘来的水汽形成暴雨导致武汉大水的原因，认识云行的能力已具备，人工降雨水平已大大提高，准确实施人工降雨已不再是难事。国家气象局的专家为保证上海东亚运动会顺利开幕，移雨他处就是很好的例证。这些成果使水泥作降雨剂的试验变得易行。

    据我了解，国家在2000年已开始制定计划，在西北地区建成现代化的人工影响天气作业技术体系，以及有效的组织和协调体系，开展跨地区、跨季节的飞机人工增雨（雪）作业，实现人工增雨（雪）规模效益。这一计划为水泥作降雨剂的试验尽快进行创造了条件。

    因此，我建议：北京市科委牵头，组织有关部队、中国建材研究总院和气象部门联合，在夏秋台风到来季节，以北京西北部的沙化地为施放目标作水泥降雨剂研究。施放试验地点建议选在京北的了思台。因为前几年我提议用特种水泥做人工降雨剂时，曾听了思台主管冯永顺谈起试炮引起降雨的情况。了思台过去是高炮靶场，至今尚存两门双管高炮供来客观赏。1994年8月4日京城大雨，了思台阴云密布，却没有雨。能否发射水泥弹形成降雨?老冯认为完全可能。这里地形理想，排水通畅，就是大雨也不致成灾。有人担心水泥污染环境、板结土壤。我认为引发降雨之后，继续降水的冲刷足以带走水泥粒子。了思台地层裂隙多存不住水，带有水泥的水也许能引起板结存住水，这是许多有识之士热烈议论后的共识。对部队来讲，如果用水泥弹降水成功，高炮老兵器又派上新用途，将成为我国对和平、发展的又一贡献。

    因此，我个人认为，把沸腾炉渣以至粉煤灰变成改善环境的有效组分，发挥立窑厂易调整的特点试产特种水泥作人工降雨剂，抑制沙化地的扬沙问题，值得重视研究。呼吁有关部门尽快立项，抓住有利时机尽快开展研究和试验。

    水不仅是农业的根，也是人类赖以生存和发展的源泉。在保护自然、改造自然这一人类经济生活的主题下，我们期盼有更多的技术成果能为人类的经济生活做出贡献。因此，真诚的希望，水泥作降雨剂的试验尽早能够实施,让水泥降雨不是梦。