第一篇：多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范-国家科技部
附件3 863计划资源环境技术领域“多环芳烃污染农田土壤的
微生物修复技术与示范”重点项目申请指南
一、指南说明
近年来，我国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。本重点项目针对多环芳烃污染农田土壤，开展微生物修复技术研究和应用示范，形成多环芳烃污染农田土壤的微生物修复成套技术，为我国土壤多环芳烃污染修复提供有力的技术支撑。
此次发布的是本领域“多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范”重点项目申请指南。本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，考虑到工作的整体性很强，本项目只设1个课题。
二、指南内容
1．项目名称
多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范 2．项目总体目标
该项目将针对我国突出的农田土壤环境多环芳烃污染问题，筛选高效微生物降解菌，研制高效微生物修复剂、微生物固定化载体材料 和生物表面活性剂，开发相关的研制工艺和技术设备；研发多环芳烃的微生物固定化降解技术和生物表面活性剂强化修复技术，发展原位微生物修复技术、植物－微生物联合修复技术，建立多环芳烃污染农田土壤微生物修复技术体系并开展工程示范，制定修复技术规范。通过项目研究，培养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为我国多环芳烃污染土壤环境质量改善和生态功能恢复提供技术支撑。
3．项目主要研究内容
（1）多环芳烃高效降解菌筛选及高效微生物菌剂研制：针对农田土壤多环芳烃污染，筛选多环芳烃高效降解菌，研制高效微生物修复剂，研发修复菌剂的制备工艺和技术。
（2）多环芳烃污染农田土壤的高效强化微生物修复技术：研制环境友化的微生物固定载体材料、生物表面活性剂及其关键工艺设备；开发多环芳烃污染土壤的微生物固定化修复技术和增溶强化生物修复技术。
（3）多环芳烃污染农田土壤的植物－微生物联合修复技术：研发多环芳烃污染土壤的植物－微生物联合修复技术；研制具有协同修复作用的营养调控剂，发展土壤根际生态调控与强化修复技术。
（4）多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术集成与示范：开 发多环芳烃污染农田土壤的原位微生物修复技术及微生物－植物联合修复技术，进行技术集成和工程示范，开展环境风险评估，制定修复技术规范。
4．项目主要考核指标
（1）筛选高效降解高分子量多环芳烃、具有自主知识产权的菌株5-8种，其中能定殖于根际土壤的菌株3-4种；研制出3-5种高效修复菌剂、生物表面活性剂和根际营养调控剂，开发2-3套制备工艺和设备；
（2）开发多环芳烃污染土壤微生物修复及其强化成套技术，使多环芳烃污染物降解效率达到60%以上，其中五环以上多环芳烃降解率达到40%以上；开发多环芳烃污染土壤的植物-微生物联合修复成套技术，使多环芳烃污染物降解效率达到70%以上，其中五环以上多环芳烃降解率达到40%以上；
（3）在国内不同地理环境的多环芳烃污染农田土壤上建立集成修复技术示范工程，示范面积不小于1公顷，多环芳烃的综合修复效率在70%以上。完成环境风险评估，建立多环芳烃污染土壤修复技术规范，形成2~3套多环芳烃污染农田土壤原位微生物修复技术。
（4）申请10-15项发明专利，其中2项以上获得授权。5．项目经费来源及构成 本项目预算总经费为1600万元，其中国拨经费控制额800万元，示范工程配套经费不低于800万元。
6．项目支持年限：
2007年7月至2010年12月。7．其它需要说明的事项
项目承担单位应具有从事多环芳烃污染农田土壤修复技术研究的丰富经验和良好条件。本项目鼓励产学研单位联合申请。
三、注意事项
1．本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，考虑到工作的整体性很强，本项目只设1个课题。对于多家共同承担的，由研究单位自行组合形成项目申请团队（同一个研究组只能参加一个申请团队）。本项目采取择优委托的方式确定申请项目的研究单位的组合。
2.凡在中华人民共和国境内注册一年以上,具有独立法人资格的企业（不包括外国独资企业和外资控股企业）、事业单位均可承担本项目或课题。
3．重点项目课题责任人必须是法人，法人是当然的课题依托单位，且须指定一名自然人担任课题组长。课题组长应具有中华人民共和国国籍，年龄在55周岁以下（截止指南公布之日），具有高级职称或博士学位，每年（含跨年度连续）离职或出国的时间不超过半年，过去三年内没有863计划信用管理不良记录。
4．课题组长申请及负责的科技部三大计划（863计划、科技支撑计划和973计划）在研课题累计不得超过一项，同时可参加一项课题（申请或在研）；每个参加课题的技术人员最多只能参与三大计划中两项课题的工作。科技部及所属事业单位借调的与863计划相关的人员不能申请或参加申请。
5．申报程序和要求：
本项目通过国家科技计划项目申报中心统一申报。申请指南在科技部及863计划网站上公开发布。
6．咨询联系人及联系方式 联系人：
柯 兵
张书军
联系电话：010-58884866，58884868 Email: kebing@acca21.org.cn;zhshujun@acca21.org.cn
第二篇：微生物修复土壤多环芳烃污染综述
微生物修复土壤多环芳烃污染综述
——环科1201刘一童
摘要：多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性污染物，主要来源于煤、石油、木材、烟草等有机物的不完全燃烧产生的挥发性碳氢化合物，易吸附于固体颗粒物表面和有机腐殖质，化学结构稳定，能长期存在于自然环境中，给人类健康和生态环境带来很大的危害。目前，中国土壤多环芳烃污染严重，因此急需寻找有效的方法进行治理。在众多的治理方法中，微生物修复技术因其成本低、高效、污染小等优点而成为研究热点。本文对一些微生物降解多环芳烃的机制进行了综述，讨论了影响微生物修复过程的因素，列举了常见的微生物修复相关技术，展望了今后的研究趋势。关键词：微生物修复；多环芳烃；土壤污染
多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物，包括萘、蒽、菲、芘等 150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon，简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷，常见的多环芳烃具有致癌作用的多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物。其中15种属于多环芳烃，由于苯并（a）芘是第一个被发现的环境化学致癌物，而且致癌性很强，故常以苯并(a)芘作为多环芳烃的代表，它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。中国是一个PAHs污染特别严重的一个国家，也是PAHs排放量大的国家。据估计，中国PAHs的年排放量超过了25000t，城市平均排放密度为158kg/km2，局部农村地区排放密度高达479 kg/km2。由于长期存在PAHs的高排放量，因而环境中的PAHs含量也在不断上升。PAHs对人类以及动植物具有强大的伤害作用，因此，如何降解环境中的PAHs，减少环境风险，已经越来越受到人们的重视。1 降解多环芳烃的微生物
微生物降解是一种可以将高毒、结构复杂的有机物转变为低毒或无毒、结构简单的化合物的污染修复技术，并具有高效、低成本、污染少等优点。微生物降解成为最主要的多环芳烃污染土壤的修复技术。降解多环芳烃的微生物主要为细菌和真菌。
自然界中具有PAHs降解能力的细菌众多，对PAHs的迁移和转化具有重要的贡献，如芽孢杆菌、分支杆菌属、假单胞菌属等。研究美国伊利湖中PAHs的生物降解时发现，分支杆菌在伊利湖中的分布甚广，且对PAHs的自然衰减和循环起着重要作用。从印度某地受PAHs污染的土壤中分离出链霉菌，并研究其对石油和PAHs的降解，结果发现链霉菌在7d内（303K）对柴油、萘、菲去除率分别达到98.25%、99.14%、17.5%。
相较于细菌而言，真菌能降解PAHs的种类并不多，但降解高环多环芳烃方面表现突出。很多研究表明，一些丝状真菌、担子菌、白腐菌和半知菌对四环或者更高环PAHs的降解具有一定的优势。其中白腐菌可分泌由过氧化氢酶和漆酶等组成的胞外木质素降解酶系，形成具有高效PAHs降解体系。2 微生物降解PAHs机理 2.1 好氧降解
好氧生物降解过程也称为有氧呼吸，指微生物在有氧呼吸的情况下对污染物质的降解过程，是目前最主要的生物修复技术。好氧细菌降解多环芳烃主要是通过产生双加氧酶作用于苯环，在芳烃上加入两个氧原子，然后再经过氧化形成顺式二氢二羟基化菲，顺式二氢二羟基化菲继续脱氢形成单纯二羟基化的中间体，而后进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物，有望最终降解为水和二氧化碳。2.2 厌氧降解
厌氧微生物可以利用硝酸盐、硫酸盐、铁、锰和二氧化碳等作为其电子受体，将有机化合物分解成更小的组分，往往以二氧化碳和甲烷作为最终产物。与好氧降解相比，PAHs的厌氧降解进程较慢。当PAHs浓度偏高时，PAHs的厌氧降解明显被抑制。影响微生物修复的因素 3.1 PAHs的性质
PAHs的性质是指PAHs的可生物利用性，是影响微生物修复的重要因素之一。PAHs是憎水性物质。随着环数的增加，PAHs的憎水性增强，挥发性也减少，易吸附于固体颗粒物表面和有机腐殖质。有研究表明，PAHs吸附在土壤中的时间越久越不易被生物利用。3.2 氧 无论是真菌还是细菌在好氧代谢PAHs时，氧是微生物进行好氧代谢的重要物质条件，环境中氧的含量是否充足对PAHs的好氧降解有着重要的影响。3.3 温度
温度是土壤中微生物活性的重要影响因素，土壤中的细菌和真菌的最适生长温度为298-303K。在不同的温度条件下微生物对PAHs的降解有着明显的差异。低温条件下，微生物活性会受到抑制，致使微生物对PAHs的降解能力下降；高温条件下，酶会因结构被破坏而失去活性，微生物存活率降低，也会使微生物对PAHs的降解能力下降。而研究发现，在一定范围内，土壤中的PAHs浓度会随着温度升高而减少。3.4 pH 土壤微生物对pH值的变化敏感，当pH降低，土壤微生物多样性降低；当pH值小于5.0时，生物活性受阻，因而微生物对PAHs的降解能力会受到周围环境pH的影响。3.5 营养物质
碳源、氮源以及无机盐是微生物生长所必需的营养物质，然而微生物对营养物质的量要求不尽相同，给微生物提供充足的营养物质可以提高微生物修复性能。4 展望
土壤PAHs的污染和修复一直是人们关注的热点，虽然PAHs的修复研究已取得一定的成果，但还有很多方面需要进一步深 入探索。例如：1）筛选或培育出具有更高PAHs降解能力的微生物，并能够对土壤中高环数PAHs实现高效去除；2）深入研究3环以上PAHs的微生物厌氧降解机制；3）分析微生物降解PAHs的最适环境因素和工艺过程参数，进行中试试验评估技术可行性，优化修复技术体系，以便将其应用到实际工程项目，提高修复效率。5
第三篇：油田区石油污染土壤生态修复技术与示范重点项目申请-国家科技部
附件1 863计划资源环境技术领域“油田区石油污染土壤生态
修复技术与示范”重点项目申请指南
一、指南说明
近年来，我国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。本重点项目针对不同浓度石油污染土壤，开展生态修复技术研究和应用示范，形成适合不同油田区的石油污染土壤生态修复成套技术，为我国油田区石油污染土壤修复提供有力的技术支撑。
此次发布的是本领域“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”重点项目申请指南。本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，可以由一家单位承担，也可以由多家共同承担，项目下设课题数不超过3个。本项目采取择优委托的方式确定申请项目的研究单位的组合，不针对项目内具体课题进行评审。
二、指南内容
1．项目名称
油田区石油污染土壤生态修复技术与示范 2．项目总体目标
针对我国油田区土壤石油污染问题，采用生物、物化方法与技术，研制高效修复功能材料与关键设备；开发具有复合技术协同的修复工艺，集成适合中低浓度石油污染土壤的植物-微生物联合修复技术、高浓度石油污染土壤的物化-生物耦合修复技术；建立油田区石油污 染土壤生态修复技术体系并开展工程示范，制定石油污染土壤修复技术规范。通过项目研究，培养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为我国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。
3．项目主要研究内容
（1）针对油田区中低浓度石油污染土壤，筛选适合不同区域、不同石油组分的微生物降解菌株，研制高效复合修复菌剂，选育适合油田区生态环境条件的高效修复植物，构建植物-微生物联合修复技术。
（2）针对油田区高浓度石油污染土壤，开发环境友好的脱附制剂，研发石油污染物高效物化脱附、分解技术，开发重组分石油污染物生物降解工艺，构建物化-生物耦合修复技术。
（3）研制物化、生物修复关键设备，开展植物-微生物联合修复、物化-生物耦合修复工程示范，进行环境风险评估，制定油田区石油污染土壤修复技术规范。
4．项目主要考核指标
（1）筛选10-15株高效石油降解菌，研制2-3种适合我国不同油田区生态环境特点的石油污染土壤修复菌剂，制备1-2种环境友好的石油脱附制剂，筛选4-6种适合不同生物气候带的耐油污、耐盐碱修复植物，开发2-4套物化和生物修复设备。
（2）开发针对中低浓度石油污染土壤的植物-微生物联合修复成套技术，使石油污染物年降解效率达到40%-70%；开发针对高浓度石油污染土壤的物化-生物耦合修复成套技术，其中物化段石油脱附率达到60%-90%，生物段年降解率达到30%-60%。
（3）在国内不同地理环境的大型油田建立不同技术类型的示范 2 工程。植物-微生物联合修复示范工程面积不小于1公顷，物化-生物耦合修复示范工程面积不小于0.5公顷（或1000吨）。完成环境风险评估，建立油田区石油污染土壤修复技术规范，形成2~3套石油污染土壤生态修复技术。
（4）申请10-15项发明专利，其中2项以上获得授权。5．项目经费来源及构成
本项目预算总经费为1600万元，其中国拨经费控制额800万元，示范工程配套经费不低于800万元。
6．项目支持年限：
2007年7月至2010年12月。7．其它需要说明的事项
项目申请单位应具有从事石油污染土壤修复技术研究的丰富经验和良好条件。本项目鼓励产学研单位联合申请。
三、注意事项
1．本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，可以由一家单位承担，也可以由多家共同承担，项目下设课题数不超过3个。对于多家共同承担的，由研究单位自行组合形成项目申请团队（同一个课题组只能参加一个申请团队），并提出项目牵头单位和项目召集人，由项目牵头单位具体负责项目申请。本项目采取择优委托的方式确定申请项目的研究单位的组合，不针对项目内具体课题进行评审。
2.项目申请要提出项目分解（包括任务分解及经费分解）方案，并提出项目课题安排及承担单位建议。
3．凡在中华人民共和国境内注册一年以上,具有独立法人资格的企业（不包括外国独资企业和外资控股企业）、事业单位均可承担本项目或课题。4．重点项目课题责任人必须是法人，法人是当然的课题依托单位，且须指定一名自然人担任课题组长。课题组长应具有中华人民共和国国籍，年龄在55周岁以下（截止指南发布之日），具有高级职称或博士学位，每年（含跨连续）离职或出国的时间不超过半年，过去三年内没有863计划信用管理不良记录。
5．鼓励产学研单位联合共同申请本重点项目，项目申请单位超过一家时，应确定项目牵头申请单位和项目召集人，其他单位应与项目牵头申请单位就项目申请签订合作协议。
6．课题组长申请及负责的科技部三大计划（863计划、科技支撑计划和973计划）在研课题累计不得超过一项，同时可参加一项课题（申请或在研）；每个参加课题的技术人员最多只能参与三大计划中两项课题的工作。科技部及所属事业单位借调的与863计划相关的人员不能申请或参加申请。
7．申报程序和要求：
本项目通过国家科技计划项目申报中心统一申报。申请指南在科技部及863计划网站上公开发布。
8．咨询联系人及联系方式 联系人： 柯 兵 张书军 联系电话：010-58884866，58884868 Email: kebing@acca21.org.cn;zhshujun@acca21.org.cn
第四篇：河北省农田土壤重金属污染修复技术规范
河 北 省 地 方 标 准
河北省农田土壤 重金属污染修复技术规范
（征求意见稿）
河北农业大学
二〇一四年九月
目
次
1范围.............................................................................................................错误！未定义书签。2规范性引用文件............................................................................................................................2
3术语和定义..................................................................................................错误！未定义书签。3.1农田土壤..............................................................................................错误！未定义书签。3.2土壤重金属污染..................................................................................错误！未定义书签。3.3重金属污染场地....................................................................................................................2 3.4土壤修复................................................................................................................................2 3.5土壤修复技术........................................................................................................................2 3.6修复模式................................................................................................................................2 4土壤重金属污染程度等级划分....................................................................................................2 4.1 土壤重金属污染程度评价方法............................................................................................2 4.2土壤重金属污染评价分级标准.............................................................................................3 5土壤重金属污染修复技术要点和适用范围..............................................错误！未定义书签。
5.1工程修复技术.......................................................................................错误！未定义书签。5.2物理化学修复技术.................................................................................................................4 5.3生物修复技术.........................................................................................................................4 5.4农业生态修复技术.................................................................................................................4 5.5与土壤重金属污染程度相适合的修复技术.........................................................................4 6基本原则和工作程序....................................................................................................................46.1基本原则.................................................................................................................................4
6.2确认重金属污染场地的条件和污染程度.............................................................................4
6.3确定预修复目标和修复模式.................................................................................................56.4 筛选修复技术........................................................................................................................5
6.5 制定技术方案........................................................................................................................6
6.6 编制技术方案........................................................................................................................6 7监测与分析方法............................................................................................................................6
7.1监测.........................................................................................................................................6
7.2分析方法.................................................................................................................................6
8标准实施与监督............................................................................................................................6
前言
为规范重金属污染农田土壤修复技术，防止重金属污染土壤对农作物和地下水环境造成污染，保护人体健康，维护生态平衡，根据《中华人民共和国环境保护法》、《河北省环境保护条例》、《关于加强农村环境保护工作意见的通知》（国办发[2007]63号）和《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》，结合河北省农田土壤重金属污染实际情况，制定本标准。
本标准规定了土壤重金属污染程度的评价方法、分级标准、修复技术的技术要点和使用范围，以及标准的实施与监督等相关规定。
本标准由河北省环境保护厅提出。本标准由河北省人民政府批准。本标准起草单位：河北农业大学。本标准由河北省环境保护厅负责解释。
河北省农田土壤重金属污染修复技术规范
1适用范围
本标准规定了土壤重金属污染程度的评价方法、分级标准及土壤重金属污染修复技术方案编制的基本原则、程序、内容和技术要求。
本标准适用于省内农田土壤重金属污染程度的评价分级和土壤重金属污染修复技术方案的设计。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB15168-1995
土壤环境质量标准
HJ/T166-2004
土壤环境监测技术规范 HJ 25.1-2014
场地环境调查技术导则 HJ 25.2-2014
场地环境监测技术导则 HJ 25.3-2014
污染场地风险评估技术导则 HJ 25.4-2014
污染场地土壤修复技术导则
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1农田土壤 soil in farmland 用于种植各种粮食作物、蔬菜、水果、纤维和糖料作物、油料作物及农区森林、花卉、药材、草料等作物的农业用地土壤。
3.2 土壤重金属污染 heavy metal pollution in soil 由于人类活动产生的重金属进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤性状和质量变化，构成对人体和生态环境的影响和危害。
3.3重金属污染场地heavy metal contaminated site 已被重金属污染的特定空间或区域的农田土壤，并已对这一空间或区域的人体健康或自然环境产生了负面影响或存在潜在的负面影响。
3.4土壤修复soil remediation 利用物理、化学和生物的方法固定、转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。
3.5土壤修复技术soil remediation technology 使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。
3.6修复模式 remediation strategy 对重金属污染场地进行修复的总体思路，包括原地修复、异地修复、异地处置、自然修复、污染阻隔和制度控制等，又称修复策略。
4土壤重金属污染程度等级划分
4.1 土壤重金属污染程度评价方法
4.1.1 单因子分指数：Pi=Ci /Si
式中Pi—土壤中污染物的环境质量指数;
Ci—污染物的实测浓度;
Si—污染物评价标准，公式为Si=x+2s其中x为某污染物在该地的背景值；s为标
准差。
4.1.2 多因子综合污染指数：P综 = {(Pi)2 +[max(Pi)]2/2}1/2 式中P综 —土壤污染综合污染指数；
max Pi—单项污染指数的最大值； Pi—单项污染指数的平均值。
iTriC实测/Cri4.1.3 Hakanson潜在生态危害指数（RI）法：RIi1n
式中RI
—某一点土壤多种重金属综合潜在生态危害指数；
Tri
—各重金属的毒性响应系数，见表1；
i
C实测—表层土壤重金属元素的实测含量；
i
C
—该元素的评价标准值。r
表1重金属的毒性系数
元素 毒性系数 Ti 1 Mn 1
Zn 1
V 2
Cr 2
Cu 5
Pb 5
Ni 5
Co 5
As 10
Cd 30
Hg 40 4.2土壤重金属污染评价分级标准
按以上土壤重金属污染程度评价方法进行计算后，结合土壤环境质量标准(GB15618-1995)进行了如下分级，见表2。
表2土壤重金属污染评价分级标准
污染指数
单因子 污染指数
1＜Pi≤2 2＜Pi≤3 Pi＞3 多因子 综合指数 P综≤0.7 0.7＜P综≤1 1＜P综≤2 2＜P综≤3 P综＞3
潜在生态 危害指数 RI≤100 100＜RI≤150 150＜RI≤300 300＜RI≤600 RI＞600
等级 1级 2级 3级 4级 5级
土壤质量 污染程度 清洁 尚清洁 轻度污染 中度污染 重度污染
区域划分 优先保护区域 保护区域 治理区域 重点治理区域 极重点治理区域 土壤重金属污染修复技术要点与适用范围
5.1工程修复技术
5.1.1技术要点：用做客土的非污染土壤的pH等性质最好与原污染土壤相一致，以免引起污染土壤中重金属活性的增大；应妥善处理被挖出的污染土壤，使其不致引起二次污染。
5.1.2适用范围：深耕翻土用于轻度污染土壤，客土和换土用于重度污染区。客土法是在污染的土壤上覆盖非污染土壤，换土法是挖除部分或全部污染土壤而换上非污染土壤。污染场地面积小于或等于10000 m2轻度污染的区域，可采用深耕翻土或农业生态修复技术，大
于10000 m2轻度污染的区域，采用农业生态修复技术。污染场地中度或重度污染时，采用客土或换土技术。
5.2物理化学修复技术
5.2.1技术要点：修复的土壤要保持土壤理化性质稳定，尤其是pH,以避免土壤理化性质发生改变后，影响修复效率，并具有重金属再度溶出造成二次污染，或向下渗滤污染地下水的风险。
5.2.2适用范围：适用于各种程度重金属污染场地。一般，固化技术适用于中低浓度污染的农田土壤；电修复技术特别适合于低渗透的粘土和淤泥土的重金属污染的治理，不适于对砂性土壤重金属污染的治理；化学提取修复技术适用于砂壤等渗透系数大的土壤或轻质土壤的地表污染的修复。
5.3生物修复技术
5.3.1技术要点：先要确定重金属的种类，针对特定种类选择相应的植物或微生物。
5.2.2适用范围：适用于轻度和中度重金属污染的土壤。
5.4农业生态修复技术
5.4.1技术要点：在中、轻度污染的土壤上，不种叶菜、块茎类蔬菜,而改种食用部位污染物累积少的作物，如瓜果类蔬菜或果树等；将重金属富集植物与非富集植物种植在一起，能为与之间套作的植物提供一定的保护作用，但不可与叶菜类蔬菜间套作；将重金属低累积作物与超富集植物、富集植物种植在一起，达到修复土壤的同时收获符合一定卫生标准的农产品的目的。
5.4.2适用范围：适用于轻度和中度重金属污染的土壤。
5.5与土壤重金属污染程度相适合的修复技术
与土壤重金属污染程度相适合的修复技术见表3。在实际应用中可选择单一修复技术或多种修复技术联合使用。
表3与土壤重金属污染程度相适合的修复技术
等级 1级 2级 3级 4级 5级 污染程度 清洁 尚清洁 轻度污染 中度污染 重度污染 区域划分 优先保护区域 保护区域 治理区域 重点治理区域 极重点治理区域
适合的修复技术
等同于未污染区域，主要包括耕地和集中式饮用水水源地，实施优先保护
工程修复技术采用深耕翻土；生物修复技；农业生态修复技术中的农艺措施，如改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物等措施。
工程修复技术采用深耕翻土；物理化学修复技术；生物修复技术；农业生态修复技术。
工程修复技术采用客土或换土；物理化学修复技术；生物修复技术；农业生态修复技术。
工程修复技术采用客土或换土；物理化学修复技术；生物修复技术。
6基本原则和工作程序
6.1基本原则
按《污染场地土壤修复技术导则》HJ 25.4-2014 标准执行。
6.2确认重金属污染场地的条件和污染程度
6.2.1资料收集
收集并核实相关资料的完整性和有效性，结合当地农业和国土部门的相关调查和监测结
果，确定土壤重金属污染物来源、种类、程度、范围和空间分布特征，初步判断土壤重金属污染情况及其管理制度、监测能力等情况。6.2.2现场踏勘
考察重金属污染场地目前现状，包括植物种类、耕作制度、土壤修复工程施工条件，特别是用电、用水、施工道路等情况。如资料中缺乏土壤基本情况，对现场土壤取样，确定土壤理化性质。
6.2.3土壤重金属污染程度和环境风险评价
通过本标准4.1和4.2中污染程度评价方法确定其污染程度和等级，以及是否存在潜在健康风险及健康风险的大小和分布。
6.3确定修复目标和修复模式
6.3.1确认目标污染物
分析前期资料获得的土壤重金属监测值，确认重金属污染场地属于单一污染还是复合污染，若为重金属复合污染，要确认进行修复的重金属的主要种类。6.3.2提出修复目标值
按照重金属污染场地所在区域土壤中目标污染物的背景值含量和国家有关标准中规定的限值，合理提出土壤目标污染物的修复目标值。6.3.3确认修复范围和要求
确认前期重金属污染场地环境调查风险评估提出的土壤修复范围，包括修复的面积、四周边界、污染土层深度、修复范围内的种植耕作情况等。依据土壤目标污染物的修复目标值，分析和评估需要修复的土壤量。与场地利益相关方进行沟通协商，确认对土壤修复的要求，如修复时间、预期经费投入等。6.3.4选择修复模式
根据土壤重金属污染程度等级、修复目标及要求，选择确定修复总体思路。短时、永久性处理修复适合小面积重度污染。对较大面积的轻、中度污染鼓励采用绿色、可持续的和资源化修复。
6.4筛选修复技术
6.4.1分析比较实用修复技术
根据重金属污染场地的土壤特性、污染特征、修复模式等，从各修复技术工程应用的实用性进行分析比较，包括技术成熟度、适合的污染等级、目标重金属和土壤质地、修复效果、时间和成本、优缺点等方面，初步定性筛选修复技术。通过比较分析，提出1种或多种备选修复技术进行下一步可行性评估。6.4.2修复技术可行性评估
实验室小试、现场中试和应用案例分析的具体情况按照HJ 25.4-2014 标准执行。编制污染场地修复工程可行性研究报告，可行性报告的编写内容包括：前言、污染场地概况（农田特征条件、重金属种类、污染程度、污染范围、污染源、建议修复目标值）、筛选和评价修复技术、修复技术实施技术方案、监测与分析方法（布点、采样方法、分析方法）、结论和建议。评估报告中的指标必须是根据污染物的毒性和迁移性、修复技术的可实施性、修复的短期和长期效果、修复成本、健康与环境安全、政府和公众接受程度等方面筛选的可以量化的指标。
6.4.3 确定修复技术
对各备选修复技术进行综合比较，选择确定实用、经济、有效的修复技术，可以是一种修复技术，也可是多种修复技术的联合应用。
6.5制定修复方案
6.5.1初步制定修复方案
6.5.1.1制定技术路线
根据前面确定的修复技术的总体思路，制定相应的修复技术路线。修复技术路线应反映出重金属污染场地的修复方法、修复工艺流程和具体步骤，6.5.1.2 确定修技术的工艺参数
修复技术的工艺参数通过实验室小试和现场中试获得，包括修复材料投加量或比例、设备处理能力、处理所需时间、处理条件、能耗、处理面积等。
6.5.1.3估算修复的工程量
重金属污染土壤的修复工程量涉及土壤处理和处置所需的工程量、农田种植模式改变的工程量、现场中试的工程量及修复过程中产生的需搬迁污染土壤、富集了重金属的植物等的无害化处置的工程量及方案涉及的其它工程量。根据修复方案和技术路线，估算修复工程量，可能涉及其中的一种或几种。6.5.2 修复方案的比较与确定
对单一修复技术及多种修复技术组合方案从主要技术指标、工程费用估算和二次污染防治措施等方面进行比较，最后确定最佳修复方案。具体要求按照HJ 25.4-2014 标准执行。6.5.3制定环境管理计划
6.5.3.1修复工程的监测计划
修复工程的监测计划包括修复前的补充监测、修复过程中和修复工程验收中的环境监测以及二次污染监控。根据最佳修复方案，结合重金属污染土壤的特性和周围的环境条件，有目的地制定修复工程的监测计划。
6.5.3.2修复工程的环境影响分析及应急安全计划
为保护重金属污染场地修复工程正常运行、周边居民的健康以及二次开发利用土地，污染场地修复必须分析修复工程中的环境影响，分析污水灌溉情况、周边工厂和汽车尾气的排放特征等，提出相应的控制措施。此外，对于某些采取特殊技术的污染场地，如化学淋洗，必须分析修复活动结束后，污染场地的维护及其对周边环境的影响。对于环境影响可能较大的修复工程项目，应进行环境影响评价。同时，应制定周密的场地修复工程应急安全计划，包括安全问题识别及相应的预防措施、突发事故的应急措施、配备安全防护设备和安全防护培训等。
6.6编制修复方案
按照HJ 25.4-2014 标准执行。
7监测与分析方法
7.1 监测
农田土壤重金属监测频次、布点、采样时间和方法按《土壤环境监测技术规范》HJ/T166-2004标准执行。
7.2 分析方法
农田土壤重金属分析方法按《土壤环境质量标准》GB15168-1995标准执行。
8标准实施与监督
本标准由县级以上人民政府环境保护行政主管部门负责监督实施。
第五篇：土壤修复和重金属污染治理
土壤修复技术
学科：环境科学
词目：土壤修复技术
英文：contaminated soil remediation
释文：土壤修复技术是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。污染物进人生态循环系统，如果超过土壤的自净作用的负荷，即形成土壤污染。土壤因吸附能力、氧化还原作用及土壤微生物分解作用，可缓冲污染物所造成的危害，以上统称为土壤自净能力。土壤自净作用的机理，既是土壤环境容量的理论依据，又是选择针对土壤环境污染调控与污染修复措施的理论基础。尽管土壤环境具有多种净化作用，而且也可通过多种措施来提高土壤环境的净化能力，但其净化能力毕竟是有限的，预防土壤污染是保护土壤环境的根本措施。[1]
污染场地修复技术分类：
污染场地的修复技术可按暴露情景和处置地点分类。
按暴露情景分类：
可以按“污染源-暴露途径-受体”对修复技术分类。对污染源进行处理的技术有生物修
复、植物修复、生物通风、自然降解、生物堆、化学氧化、土壤淋洗、电动分离、气提技
术、热处理、挖掘等；对暴露途径进行阻断的方法有稳定/固化、帽封、垂直/水平阻控系统
等；降低受体风险的制度控制措施有增加室内通风强度、引入清洁空气、减少室内外扬尘、减少人体与粉尘的接触、对裸土进行覆盖、减少人体与土壤的接触、改变土地或建筑物的使
用类型、设立物障、减少污染食品的摄入、工作人员及其他受体转移等。
按处置地点分类：
可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制
技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法等。异位修复技术可分为挖掘和异位
处理处置技术。
原位处理：在污染区原地钻一组注水井，用泵注入微生物、水和营养物，通入空气。另外钻一组抽水井，用抽水泵抽取地下水，使地下水呈流动状态，促使微生物和营养物均匀分布。此工艺简单，费用低，但处理速度慢。原位处理也可用于污染河流底泥的生物修复。
土壤与土壤污染
环境污染是指由于人类活动引起环境质量下降而有害于人类以及其他生物正常生存和发展的现象。环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染、土壤污染和生物污染。大气污染了，人们无法呼吸；水体污染了，人们不能饮水；土壤污染了，我们没有粮食吃；生物污染了，人类可能没有肉食吃，或者人直接病死。所以说，环境污染非常可怕。这里我们只谈土壤污染。
土壤是环境中特有的组成部分，它是一个复杂的物质体系，组成的物质有无机物和有机物。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽。
植物直接生长土壤上，土壤是植物营养物质的最主要的供应地。“皮之不存，毛将焉附”；“民以食为天，食以土为本”。没有土壤，就长不出植物，更别提庄稼了。岩石上至多生长一些地衣、苔藓，水里还有一些浮游生物，人类能靠地衣、苔藓、浮游生物养活吗？
所以说，土壤是最宝贵的自然资源之一，是人类赖以生存的必要条件。土壤，或者说是土地，还是人类社会演替发展的关键因素。封建地主控制了土地，统治了农民；共产党通过土地革命，赢得了广大人民的拥护。
然而，各种人为与自然的因素使人类赖以生存的土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。这种丧失了耕作价值的土壤称为污染土壤。土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，土壤接纳污染物，并不表示土壤即受到污染，只有当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学上和流行病学上产生了有害的影响，才表明土壤受到了污染。
造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。
目前，我国土壤污染防治面临的形势十分严峻，部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大，由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。
第一次全国土地调查显示，截至1996年10月31日，我国耕地面积为19.5亿亩；到2006年10月31日，这个数字锐减为18.27亿亩，10年净减少1.24亿亩，平均每年净减少1240万亩！国家《政府工作报告》指出，一定要守住全国耕地不少于18亿亩这条红线。
而土壤污染防治，是深入贯彻落实科学发展观的重要举措，是建设社会主义新农村的重要内容，是构建国家生态安全体系的重要部分，是实现农产品质量安全的重要保障。
编辑本段土壤污染原因分析
城市土壤承载着一定的生态、环境和经济功能，关系到城市生态环境质量和人类健康。然而，随着工业的发展和城市化进程加快，城市土壤环境质量日益恶化。世界各国对此问题开始予以高度重视，德国土壤学会在1988年成立了城市土壤工作组；美国在上世纪90年代对纽约等城市开始了一系列有关城市土壤污染的研究。
城市工业化的发展及与之相伴的工业排污，使城市土壤化学性质发生重要变化。烟尘、汽车尾气的排放、工业超标排污等，使重金属大量沉积于土壤中，其中以铅、锌等金属元素污染最为严重，在我国工业化进程较快的城市，土壤的铅含量都非常高。
另外，污水所含成分复杂，污水性质不同，对土壤危害程度也不同，如含有三氯乙醛等有机物的污水极易引起急性中毒；含有无机物如重金属、氟化物、硝酸盐和有机氯农药等的污水往往在土壤、植被以至地下水中形成残留和累积，造成植被受害，甚至寸草不生，并会间接引起人畜慢性中毒。
人类活动是影响城市土壤污染程度的一个重要因素。不同的土地利用状况、人类活动强度、污染累计时间的长短和距离污染源的远近，在不同程度上影响重金属污染状况。对北京城市公园土壤的铅污染研究发现，历史悠久，客流量大且距离市中心较近的公园土壤铅含量明显偏高；对大多数开放历史较短、客流量小且相对偏僻的公园而言，表土一般都未见明显的铅污染。研究发现:公路两侧土壤中铅的99％以上累积量分布在50米的范围内。城市建设初期建立的化学、工业企业经过多年发展，企业厂区的土地受到了严重污染，尤以重金属土壤污染为主。土地中的重金属经过一定时间的迁移，对厂区周围的土壤环境也产生了一定的影响。
编辑本段土壤污染物分类
土壤中污染物的种类按性质分主要有：1）有机物质，其中数量较大而又比较重要的是化学农药，尤其是有机氯、有机磷农药；2）氮素和磷素化学肥料；3）铬、铜、锌、铅、汞、镉、砷等重金属；4）放射性元素，尤其是长寿命的放射性核素137Cs；5）肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、霍乱弧菌、结核杆菌等有害微生物类。
另外，土壤中有机物分解产生的CO2、CH4、H2S、H2、NH3等气体，在某些条件下也可能成为土壤的污染物。
根据污染土壤中污染物的来源，可将污染土壤划分为无机物污染土壤、有机物污染土壤、放射性污染土壤以及复合污染土壤等类型。多数污染土壤以重金属为主，局部地方以金属-有机废弃物的形式出现。污染土壤中重金属的来源很多，如工厂固体废弃物、污泥、大气沉降物、农用化肥等。
各种加工业活动都有可能产生大量的工业固体废弃物，如矿渣、飞尘、模沙、研磨剂、离子交换树脂、废催化剂和活性炭、耐火砖等。有些金属，如砷、镉和铅在高温加工过程中可产生气化现象，转化成氧化物并以微粒的形式冷凝，沉降下来。
石油工业的各种有机污染物，己成为环境污染的罪魁祸首。随着人工合成的有机物越来越多，在已知的700万余种有机物中人工合成的有机物种类达10万种以上，且以每年2000种的速度递增。其中具有“三致”（致癌、致畸、致突变）的有机污染物如石油烃类、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、含氯溶剂、炸药、农药等越来越多。它们一旦进入土壤环境，不仅使农作物减产甚至绝收，而且可通过动植物转移到食物链中，成为人类的隐形杀手。
土壤有机污染物的种类繁多，包括各种酚类和氰类物质以及人工合成的各种农药。酚类和氰类物质的来源很广，如某些石化企业在生产过程中排放的废水含有烃类、有机酸、醛类、氰化物、氨、各类聚合物、焦油等污染物。
编辑本段技术研发
1、“863”计划将研发石油污染土壤生态修复技术
国家863计划资源环境技术领域办公室发布“十一五”863计划资源环境技术领域2007第二批重点项目申请指南的通知，“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”位列本批7个项目首位。这个项目指南提到，近年来，中国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。
项目总体目标为，针对中国油田区土壤石油污染问题，采用生物、物化方法与技术，研制高效修复功能材料与关键设备；开发具有复合技术协同的修复工艺，集成适合中低浓度石油污染土壤的植物—微生物联合修复技术、高浓度石油污染土壤的物化—生物耦合修复技术；建立油田区石油污染土壤生态修复技术体系并开展工程示范，制定石油污染土壤修复技术规范。通过项目研究，培养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为中国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。
项目主要研究内容是，针对油田区中低浓度石油污染土壤，筛选适合不同区域、不同石油组分的微生物降解菌株，研制高效复合修复菌剂，选育适合油田区生态环境条件的高效修复植物，构建植物—微生物联合修复技术。针对油田区高浓度石油污染土壤，开发环境友好的脱附制剂，研发石油污染物高效物化脱附、分解技术，开发重组分石油污染物生物降解工艺，构建物化—生物耦合修复技术。研制物化、生物修复关键设备，开展植物—微生物联合修复、物化—生物耦合修复工程示范，进行环境风险评估，制定油田区石油污染土壤修复技术规范。
据悉，“十一五”863计划资源环境技术领域战略目标是：研究大幅度增加资源储备技术，提高资源综合利用效率；研究区域性环境污染综合防治技术，逐步形成与社会经济发展水平相适应的资源环境科技创新体系，为保证社会经济可持续发展、建立资源节约型和环境友好型社会提供强有力的科技支撑。
2、蜈蚣草修复砷污染
蜈蚣草修复砷污染土壤技术在湖南、广西、云南等地运用，成效显著。
广西、云南等地遇到洪水时，上游堆积的开采矿产中高浓度重金属的污水就顺势蔓延下来，造成下游上百公里的河道和农田受到污染，从而大面积稻田绝收或严重减产。人长时间暴露在含砷环境中可诱发癌症，高剂量砷可导致死亡。
陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队从1997年开始在全国范围内进行土壤污染状况调查，1999年在中国本土发现了世界上第一种砷的超富集植物——蜈蚣草，至今已开发出3套具有自主知识产权的土壤污染风险评估与植物修复的成套技术，并鉴别出在中国生长的16种能够吸收土壤重金属污染物的植物。
休复前：湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾引起国务院高度重视，中央电视台《焦点访谈》专门报道。
在国家高技术发展计划(863项目)、973前期专项和国家自然科学基金重点项目的支持下，陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地。修复后：在田间种植条件下，蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。
中科院地理资源所陈同斌研究组应广西人事厅邀请，受当地政府委托进行污染土地的修复工作。修复前：广西某县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染，部分土壤甚至寸草不生，这已成为广西当前最突出的环境问题。修复后：建立污染土地的植物修复示范工程，目前已开始种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验，取得初步成效。
中科院地理科学与资源所陈同斌研究小组在云南开展植物修复与植物采矿技术研究与推广应用，有效解决了当地严重的土壤及农产品重金属污染超标问题，提高了矿产资源利用率，保障了人民的安全健康。
3、日本开发出简易无害的土壤消毒法
日本农业环境技术研究所宣布，千叶县农业综合研究中心等机构的研究人员开发出了一种简易土壤消毒方法，消毒效果好且不会危害环境。
据报道，这种土壤消毒法的具体操作步骤是，在土壤上喷洒用水调和的浓度为2%左右的酒精，然后用塑料薄膜覆盖1到2周。研究人员介绍说，酒精能降低土壤内含氧量，从而起到灭虫效果。
据报道，新方法可轻松杀灭害虫和病原菌，消毒效果几乎等同于溴甲烷，而后者因为会破坏臭氧层被禁用。酒精几天后就会在土壤中分解，不会对环境造成影响。
研究人员在黄瓜地内进行了1周左右的实验，实验结果显示，未洒酒精溶液的土壤所培育的黄瓜根部有寄生虫，而经酒精处理的土壤中的黄瓜生长正常，根部未发现寄生虫。
土壤修复和重金属污染治理
目前在中国大陆重金属污染治理领域，没有一家从事商业化治理的专业公司。
大部分的土壤修复和重金属治理公司都是在利用国家拨款做示范工程，大部分的专业公司无法实现商业化运行。造成这种局面的主要原因是土地修复没有国家标准，利用物理法、化学法等技术和工艺进行土地修复，投资太大，而采用植物修复技术和工艺导致的主要问题是收集到的修复植物的后续处理问题。
北京天地德科技有限公司引进德国先进技术，开发的土壤修复和重金属污染治理方案可以彻底解决这个问题。
北京天地德科技有限公司重金属污染治理方案是利用沼气能源植物修复重金属污染土地，同时生产生物天然气的技术和工艺路线，可以解决重金属污染植物修复的收获物后续处理的难题，实现重金属污染治理与生物质能源协调发展。该技术对收集到的修复植物进行资源化利用。即便在没有国家的补贴的情况下，企业也是可以生存的。重金属植物修复和沼气生产都是成熟技术，因此对二者进行技术集成和创新，将开创中国土壤修复和重金属污染治理的新时代。
北京天地德科技有限公司利用耐重金属污染的沼气专用能源作物，在重金属污染土地、水面建立生物能源基地，通过反复的种植和刈割富集重金属的能源植物的地上部分，可以有效地降低生长环境中土壤、水体或水体沉积物的重金属质量分数．实现土地修复；同时收集物做为生产沼气的原料，生产沼气。
重金属不比一般的污染物质，在化学上元素是不灭的，所以要降低污染最重要的步骤就是降低它在环境中过度集约和累积的浓度。可以通过种植对可耐受重金属植物，利用反复的种植和刈割的方法，便可平分(淡化)原污染地重金属的含量，并降低重金属污染的风险。
生物质能源是一种清洁的、可替代石化燃料的新型能源，但发展生物质能源势必要占用大量耕地，而依靠农用地开发此类植物不符合我国人多地少的实际情况。从长远来看，利用边缘土壤进行能源植物的开发将是解决生物质能源原料问题的一条有效途径。我国有大量重金属污染的土壤，因其对生物的毒害作用不适宜种植进入食物链的作物，如果利用这些土壤种植能源植物，既可以解决能源用地问题，对环境也具有一定的修复意义。
1、能源植物选择
（1）可以治理重金属污染的能源植物
导致土壤污染的重金属主要包括 As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和 Zn 等 ,一般为几种重金属的复合污染。根据当地的气候条件、植物生长季节和土地实际情况可以选择以下植物，能源高粱、苎麻、能源甘蔗、能源玉米、苜蓿和柳树、向日葵、能源油菜、能源黑麦、马铃薯、红薯。
在污染湿地水体或沉积物治理可以选择能源水稻、互花米草、水葫芦、芦苇等能源植物。（2）沼气专用能源作物
目前在欧洲以整株青贮的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如虉草、冬黑麦和芒均为理想的原料，生产沼气，被特称为“沼气专用能源作物”，专用能源作物成为制沼气的新原料。
对玉米收获前后的秸秆成分的分析发现，对于秸秆厌氧发酵性能至关重要的 4 项指标，在秸秆变干后都发生了非常不利于沼气发酵和其他生物能转化方式的变化。例如木质素含量几乎提高了 1 倍，使木质素大量与纤维素和半纤维素结晶，严重阻碍了后两者在生化转化过程中的降解。其次，对于在中国被寄与很大希望、但又存在着致命性技术障碍的“非粮”能源作物甜高粱而言，其收获后加工期过短（不到 2 个月）是当前难以克服的制约因素。但如果变甜高粱直接加工酒精的技术路线为甜高粱整株青贮再发酵加工成沼气，则由于青贮料易于保存,可常年随取随用,问题即迎刃而解，而且能量净产出还可能增高。另外，严重萎缩的北方甜菜可能会因改种能源甜菜而迎来重新振兴的好机遇。
产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为25～30.5/1；碳氮比过高和过低都不利于沼气发酵细菌生长分裂，而某些有害菌则成优势菌群，造成沼气池产气少甚至不产气。
农村的一些水生植物，如水葫芦、水花生、水草等，作为沼气原料的碳氮比合适，2、能源植物种植
重金属污染土地修复以能源植物种植为目标，将农艺措施、土壤重金属钝化技术、耐重金属的麻类和生物质能源作物种植技术、超富集植物等生物技术进行优化组合，在田间进行综合应用。
一是修复轻度污染土壤。采取控制土壤水分、改变耕作制度、调整部分作物种类、合理施肥、灌溉等农艺措施和施用土壤改良剂等物理、化学措施修复重金属轻度污染的土壤。
二是中度污染土壤改种。开展技术攻关，对中度污染的土壤，采用适宜的治污模式和技术，以发展生物质能源作物、经济作物苎麻和薯类为主。三是重度污染土壤变性。对于重度污染型土壤，采用重金属钝化技术和植物修复技术相结合或变性改为绿化用地。
对于江河流域水污染治理，可以采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法、由于植物生长受季节控制，而且重金属累积过多，会对植物造成毒害，采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法可以利用多种植物，在不同季节对污水进行净化，达到更好的净化效果。
3、种苗繁育
植物在种子成熟后，收获的秸杆碳氮比过高，不利于沼气的产生。因此能源植物收获期不是在种子成熟后，而是在种子成熟前收割，因此种苗繁育的问题必须解决，除了异地制种外，可以采用非试管快繁技术，利用植物嫩鞘、叶片、茎杆进行无性繁殖的育苗。利用植物法修复污染土地，需要建设种苗无性繁育基地。
4、能源植物收获
能源植物的收割要根据使用目的来确定，作为以沼气生产为目标的沼气专用植物腊熟期是最佳收获期。
栽培沼气专用能源作物生产沼气这样一种新原料和生物能利用新的转化技术路线，充分发挥了能源作物（特别是专用玉米等）能够高效转化太阳能的优势，获得最大的单位土地面积生物量（biomass）和生物能产出（而非传统育种追求的最大籽粒量产出）；
由于能源植物种植的目的是获得最大的单位土地面积生物量（biomass）和生物能产出，而且积累在茎、叶中的碳水化合物，在作物完全成熟前，仍以可溶态保留于青贮料中，易于高效转化为沼气或其他形式生物质能源（如生物乙醇、沼气）。而一般情况下，随着作物完全成熟及秸秆变干，碳水化合物转化为难以分解的成分。因此沼气专用能源作物不能在作物完全成熟及秸秆变干后收割。
5、后续处理
如何处理富集植物是植物修复的难题。因为重金属的活性太强，如果处理不当，富集植物就又可能再一次成为污染源”。目前还没有一种处理这种“吸毒植物”的有效办法。植物成熟后，只有填埋或焚烧两种选择，本方案采用利用污染土地或水面建设能源作物种植基地。种植沼气专用能源作物，一方面通过植物修复治理重金属污染。另一方面对富集重金属的生物量通过生物炼制技术生产生物能源和回收重金属。首先对收获的沼气专用能源作物采用整株青贮，以备生产沼气使用。然后采用生物拆解技术，将植物拆解分离，固态部分主要是纤维素和木质素，及基本不含有可溶性重金属盐。固态部分可以加工成生物成型燃料，生物成型燃料是一种清洁燃料。
液态部分主要是半纤维素和各种糖类以及可溶性重金属盐。对于液态部分通过发酵技术进行处理。生产生物燃料沼气，在发酵过程中可溶性重金属盐转化为重金属硫酸盐沉淀被分离。
能源植物生产沼气，沼气提纯后就是生物天然气，可以替代汽车用天然气。也可以直接用来发电。
德国利用沼气专用植物生产沼气采用2 个厌氧反应罐容积各 1 500 m3，采用高温（49.5℃）发酵工艺。年耗青贮原料 5940 t，每天沼气产量 5150 m 3/d。
沼气直接发电，发电产能 500 kW（热电联产）。年发电和供热量分别为 415 万 kW*h 和 4 220 MW*h；电全部售给电网（14.5 欧分/KW*h）；热量出售 1/3。
6、植物修复后续处理为什么选择生产沼气（1）沼气是最有效的生物燃料
英国国立农业合约联盟（NAAC）2007会上提出生物燃料占据重要地位此会大会上，TimEvans所作的报告给大家留下了深刻印象，介绍了他经营的RenewableZukunft公司进行的一个“小测试”（MiniTest），其中使用了生物燃料的对比试验，以展示由1公顷能源作物制成的各生物燃料可使汽车行驶的距离，而沼气是当之无愧的胜者。
在测试中生物柴油表现最差，车辆仅行使2万公里（5,030英里/英亩）；生物乙醇使车辆行使3万公里/公顷（7,540英里/英亩）；人造生物柴油（一种由生物质气化制成的新一代生物燃料，可通过费—托法（Fisher-TropschProcess）转变为液体燃料）则有显著提高，车辆可行使7万公里（13,960英里/英亩）；但由厌氧发酵的农作物、泥浆、有机废物产生的沼气——生物沼气可使车辆行使将近9.7万公里/公顷（24,390英里/英亩），几乎是生物柴油的5倍。（2）技术成熟，生产稳定 沼气生产与第二代生物燃料（如纤维素乙醇、液体生物燃料）相比，沼气是一种成熟的技术。
首先在原料预处理技术上———它是在秸秆发酵前的预处理过程中引入畜牧业的青贮技术，既解决了秸秆的保存及消化问题，又能促进其后期发酵；
在进料方式上，该技术通过优化设计饲料行业敞开式的气动输送设备，实现了大粒径物料的密闭输送；
（3）规模可大，可小，便于发展分布式能源系统
由于生物量收集半径可以控制，降低原料收集成本，加工后的产品方便长途运输，可以满足下游产业大规模生产需求。（4）市场无限，产品没有市场准入的限制
天然气是最重要的理想洁净燃料，但我国天然气的储量较为不足，而且工业用（发电，合成氨等）需求量非常大。截止到2006年1月，探明的天然气储量只占全世界总量的0.9%。天然气贡献的能量只占能源总消费量的2.5%（而世界平均是25%）。据《中国可持续发展油气资源战略研究》报告预测，到2020年我国天然气的年需求量达2500亿 m3，缺口将达到900亿m3。需要强调指出的是，这个预测还是在完全排除8亿农村人口使用天然气的情况下作出的。否则，届时我国天然气的缺口将会是极为惊人的数量。
沼气可以直接向用户出售，如果加工生产天然气，可以直接作为汽车燃料销售，不需要与其他燃油混合（5）经济效益好，产业链长。
可以深加工，生产甲烷和二氧化碳气，残渣可以综合利用。沼气夜可以做液态肥料/由于产业链长综合经济效益高
7、沼气利用及安全
厌氧消化产生的沼气中含有水分（H2O）和硫化氢（H2S），H2S气体不仅对人的身体健康有很大的危害，对管道、仪表及设备还具有很强的腐蚀性。脱水通常利用脱水装置进行，一般采用重力法进行分离。对污泥厌氧消化最主要的问题涉及沼气脱硫和尾气有效控制。脱硫的目的也在于减少对大气环境的污染物的排放。
沼气中的硫化氢对于管道和设备具有很强的腐蚀作用，同时其在燃烧时将产生二氧化硫等有害气体污染环境。因此，规范中规定硫化氢含量必须低于20mg/m3。污泥厌氧消化池中沼气的硫化氢含量为沼气中 H2S 浓度为 0.1％～2％，超过规范规定的质量指标，必须进行脱硫处理。用于沼气脱硫的方法有两种，即生物法和物化法。生物法主要分为生物洗涤和生物过滤两种方式。20 世纪 80 年代在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各类生物净化装置投入使用。目前，许多发达国家如日本、德国、美国、荷兰等对生物脱硫技术和设备的开发已经商品化。2004年5月，宜兴协联热电有限公司引进了帕克公司的生物脱硫技术并率先用于沼气脱硫，将沼气的硫化氢含量从14g/Nm3 降到200μg/ｍ3。我国这方面的研究才刚起步。
干法脱硫：沼气经过水封和脱水装置后，常温下经过干式脱硫塔，沼气通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，通过脱硫剂床层，然后从顶部排出。固体脱硫剂使用一定的时间需要进行再生或更换，所以至少要 2 个脱硫塔轮流使用。干式脱硫剂一般为氧化铁，来源于经过活化处理的炼钢赤泥或硫化铁矿灰，配以一定比例的助催化剂、碱、粘结剂、烧失剂，制成球形、环形等；也有颗粒直径为0.6～2.4mm的铸铁屑。
湿法脱硫：沼气通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，与吸收剂逆流接触，然后从顶部排出，经过湿法脱硫的沼气需要再次冷凝去除水分。湿法吸收剂主要为NaOH或Na2CO3溶液，沼气中的H2S与NaOH或Na2CO3反应，由于反应消耗，需要定期投加碱性溶液。
物化法是我国目前普遍使用的方法。物化法脱硫主要有干法和湿法两种，根据 H2S含量可以设计成单级和多级脱硫。沼气中H2S含量高，且气体量较大时，适用湿式脱硫；如果用地面积小，则可用干式脱硫。也可以采用干式、湿式串联形式，增加脱硫效果，湿式脱硫塔可以作为粗脱，干式脱硫塔可以作为细脱。
贮气柜对整个系统具有气量调蓄和稳压的作用。沼气的主要用途还是在处理厂内进行综合利用，利用的方式主要有沼气发电或沼气锅炉等。沼气发电
沼气发电适用于建立污泥厌氧消化的污水处理厂，沼气发电是目前我国污泥厌氧消化沼气的主要利用方式。减少了污水处理厂电能的消耗，并能对污泥消化池提供热源。投资成本随各厂不同，但是沼气发电会节省运行成本，对于厌氧消化产气量较大的污水处理厂经济性更加明显。沼气发动机沼气中的能量 20%～30%转化为了机械能，还有 60%～70%转化成了热能（冷却水、烟气中的热能，这部分热量一般被回收作为消化池加热的热源），冷却水中热量的90%以上，烟气中热量的60%～70%可被回收，可见沼气中能量的实际总效率为67%～85%。
国产沼气发电机电效率 30%～36%，总效率 70%～80%，1 方沼气可以发电 1.5～1.6千瓦时；进口沼气发电机电效率30%～40%，总效率可以到90%，1方沼气可以发电2千瓦时。我们根据国内沼气发电机的电效率和热效率平均水平，制定出沼气发电机的效率指标要求。捷克 Tedom 公司生产的燃气内燃发电机目前已遍布欧洲地区。其产品的显著特点是将发电、供热于一体，机体内部包含了发动机、发电机、余热回收换热装置，及自控系统。它的显著特点是:系统简单，且节省许多配套设备，可相应降低工程造价；机体采用了隔音罩等措施，距机体1 m噪声小于70 dB；在烟道上安装了烟气催化净化装置，NOx及CO排放均符合欧洲标准。发电效率可达到40%，热效率50%，综合效率可达到90%。国产发电机没加隔声罩时，1m 范围噪声值 110dB（A），所以在工作时需要专门的工作间，并进行墙体隔声。另外可以生产生物天然气。每个燃料加工中心生产天然气需要增加的设备（按1000万方/年）。
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