德国慕尼黑工业大学建筑弃土改良与城市土壤循环利用研究

建筑工地产生的弃土通常会被直接填埋，但这些土壤实际上蕴藏着巨大的再利用潜力。慕尼黑工业大学（TUM）的研究团队通过实验证明：将有机废弃物添加到弃土中，可有效提升其品质，使其适合在城市中循环使用。通过调节混合物配比，还能针对不同用途定制土壤特性，例如用于建设肥沃的城市绿地或具有地下水保护功能的生态地块。

一位女性研究人员坐在实验桌前，手持小碗，桌上摆放着多个装有土壤样本的容器。（图片来源：Astrid Eckert / 柏林洪堡大学）

研究人员利用生物炭和堆肥等有机成分对建筑弃土进行改良，可显著改善其功能并实现特定目标。劳伦·波特（Lauren Porter）博士与团队合作，采集了慕尼黑和奥格斯堡多个建筑工地的开挖土样，并开展了系列实验。

当前城市土壤资源管理面临一个矛盾现象：一方面，建筑工地挖掘出的土壤常被清运并堆积于填埋场，此类弃土约占欧盟废弃物总量的四分之一；另一方面，城市绿化又往往依赖从外部调入土壤，例如用于公园建设。这种“土壤外调”现象导致城市周边土地资源持续消耗。根据欧盟土壤战略目标，到2050年必须实现土地占用的“净零增长”，以保护城市外围生态环境。

一种可行的替代方案是开发“人工合成土壤”，即把开挖后往往已退化的弃土与其他材料复合改良。慕尼黑工业大学的研究人员通过添加城市有机废弃物，系统分析了不同配比人工土壤的特性，并评估了其在城市景观规划中的应用潜力。

研究团队将来自建筑工地的开挖土与园林垃圾堆肥、生物炭等材料混合。其中，生物炭来源于常被废弃的有机质（如沼气生产的残留物），这些材料原本大多进入垃圾处理系统。

实验表明，合成土壤在多项功能指标上表现突出：其肥力显著提升，氮含量最高增至原来的四倍，碳固存能力也明显增强。此外，这类土壤还能有效吸附重金属等污染物，固定率最高可达90%，有助于地下水保护。

“将废弃土壤与有机废弃物结合再利用，可谓一举两得：既能减少填埋场负荷，又能为城市各类用地创造优质的土壤基底，”研究负责人、慕尼黑工业大学城市生产力生态系统研究方向学者劳伦·波特解释道。

生态恢复学方向博士候选人娜佳·伯杰（Nadja Berger）进一步将人工合成土壤用作温室植物栽培基质。实验显示，湿地植物在其中生长良好，且对高温、淹水及污染物等多种胁迫因子表现出较强耐受性。


莫妮卡·埃格勒（Monika Egerer）教授、娜佳·伯杰与劳伦·波特正在探讨人工土壤对城市规划的实际价值。他们在慕尼黑工业大学生命科学学院的温室中开展了系统的植物栽培试验。

除了推动资源循环，人工合成土壤还具有一项关键优势：可针对具体应用场景进行性能定制。例如，用于道路隔离带的土壤可强化其污染物吸附功能；而用于公园绿地的土壤则可侧重提升肥力与透气性。根据研究团队建立的材料-性能对应关系，实践人员可通过调整生物炭与堆肥的比例，定向调控土壤特性以满足不同工程需求。

“从长远来看，我们的研究成果可为城市与建筑规划者提供科学依据，”劳伦·波特指出，“他们越深入了解不同土壤配比的特性，就越能精准设计场地用土方案，从而推动土壤资源循环体系的真正闭合。”