粘土矿物治理重金属污染的探讨

第一篇：粘土矿物治理重金属污染的探讨

粘土矿物治理重金属污染的探讨

00812084 张凭跃

摘要：本文综述了污染土壤的重金属来源，分析了粘土矿物的结构特点，阐述了粘土矿物治理重金属污染的机理和应用实例，指出了随着人们认识、技术水平的提高，粘土矿物在治理重金属污染中将发挥重要的作用。

关键词：粘土矿物 重金属 净化

在治理污染土壤的过程中，重金属污染物是一类典型的优先控制污染物，许多世界著名的环境公害事件都证明与重金属污染有关。美国、日本、德国及其它欧共体国家先后将其列入优先控制有机无机污染物黑名单与灰名单。长期以来有关重金属污染物在环境中的迁移动态、形态转化和生态效应也成为国际环境科学领域的研究热点。土壤重金属污染主要是由于采矿、冶炼、化工、电镀、电子和制革等工业产生的含重金属废弃物进入土壤，以及污灌、农药、化肥、垃圾、粉煤灰和城市污泥的不合理施用引起的，重金属进入土壤后，由于不能被微生物分解，而能被生物富集和积累，重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤——植物系统产生危害，并有可能通过接触、食物链等途径直接或间接地危害人类。据Assaway的估算，进入土壤的重金属，在没有外来继续进入，只通过植物吸收使其在土壤中消失的时间：As和CA 为100年；Cu，Mn，Mo和Zn为1 000年；Co，Pb，Ni，Cr和V为10 000年。因此，土壤的重金属污染与治理一直是国际上研究的热点与难点问题，也是我国农业可持续发展和环境质量改善中许多学科共同感兴趣的问题。

治理重金属污染的传统技术有化学沉淀、渗透膜、离子交换、活性炭吸附等。但这些方法普遍成本较高。由于粘土矿物来源广，价格低廉，具有化学、机械稳定性好，多孔隙率等特点，利用粘土矿物治理重金属污染，已经受到人们的关注。污染土壤的重金属来源

污染土壤是指土壤中的某一物质或多种物质因含有足够的数量或浓度从而表现对特定目标或对象有直接或间接的危害，这样的土壤称为污染土壤，其主要污染源有工业、生活、交通和农业污染源。

1.1 工业污染源

重金属主要来自于采矿业、钢铁业、金属处理与加工业、化学与制药工业、石油加工业、纺织工业、印染业等。例如，美国蒙大拿州某有色冶金企业每年排人大气中的锌约5 t，镉约250kg，其周围地区土壤表层0～2.5 cm内锌的含量很高，离厂1．8km达1 090 mg／kg，离厂3．6km为233 mg/kg，离厂7．2km 为48 mg/kg。在上述距离土壤中镉的含量分别为37mg／kg，17mg／kg和4 mg／kg，可见冶金企业排放的废气对周围环境有明显的污染，而且离厂越近，污染越严重。我国现有的国营矿山企业8 000多个，个体矿山达23万多个，由于种种条件的限制国内许多矿山废弃物未经任何处理就任意排放与堆置，造成了较为严重的环境污染问题。

1.2 生活污染源

我国每年都有相当一部分生活垃圾不能处理，运到城郊农地上堆存，其渗滤液中含有大量的重金属，从而污染土壤。据A A别乌斯等资料，在垃圾堆放场周围土壤(0～ 20cm)中某些化学元素的含量比远离堆放场的高得多，如距垃圾堆放场50m、100m、250m土壤中铜的质量浓度分别为300 mg／kg，100 mg／kg，40 mg／kg，Pb、Zn、Cr、Ni也是距垃圾场越近，其含量越高。

1.3 交通污染源

机动车排放的废气对土壤环境产生影响，不仅表现在公路两旁土壤中氮氧化物、碳的氧化物和碳氢化合物明显增加，而且公路两旁土壤中铅的含量明显增加，且距公路越近，铅的含量越高。在瑞典距离公路5．5m的土壤中易溶性铅和难溶性铅的质量浓度分别为9．9 mg／kg和33．4 mg／kg；距离20m的土壤中，分别为2．7 mg／kg和22 mg／kg；距离40 m的土壤分别为2．2 mg／kg和7．6 mg／kg。由于公路两旁受铅的污染，其上植物中铅的含量往往比其它地区高。在德国，公路旁青草中铅的质量浓度为34～ 50 mg／kg，而清洁地区仅2～ 3 mg／kg，甜菜叶子中含铅量为25～ 32 mg／kg，超过欧洲经济共同体规定的标准1．5～ 2．2倍，甜菜和马铃薯茎中铅的质量浓度分别达70 mg／kg和100 mg／kg，白菜、菠菜中铅的质量浓度也都较高。

1.4 农业污染源

某些农药在其组成中含有汞、锌、铜、铁等重金属，经常施用这些农药易引起重金属污染。另外，我国北方和西北地区由于年降雨量较少，雨量年分布变异大，因此污灌面积逐年扩大。而工业废水中含有大量CA、Hg、Pb、As等，不恰当的污灌将会造成土壤重金属污染。粘土矿物的结构特点

粘土矿物主要是由粒径<2µm的层状硅酸盐矿物组成，它具有二维网格状延展的Si—O 四面体骨架。由硅氧四面体共3个角顶连接成二向展平的六方网层，称四面体片。其一侧的活性氧需要大小适宜的阳离子相配位以使电荷平衡，且与氧和羟基构成配位八面体，八面体共棱连接构成八面体片。四面体片和八面体片通过共用活性氧组成层状硅酸盐结构单元层。若结构层由一个四面体片和一个八面体片组成，称为T—O层或1：1层；若结构层由一个八面体片和两个指向相反的四面体片组成，则构成T—O—T层或2：1层。对应于四面体片的一个六方环，包含有3个共棱的八面体，如果八面体阳离子为2价时，这样的结构层称为三八面体层；同理，如果为3价，则称为二八面体层。结构层彼此堆垛相连，构成了层状结构硅酸盐矿物的特有结构。若结构层内的正负电荷已经达到平衡，那么结构层之间只能以微弱的分子键或氢键相联系。如果未达到平衡而有多余的负电荷(层电荷)时，例如由于Al置换Si，为达到正负电荷的平衡，势必导致层间存在一定数量的金属阳离子，如K 或Na 等，借助于其间的离子键力，使结构层彼此相连，它的键强会比分子键或氢键强的多。因此，当单元层内部电荷未达平衡时，单元层间的空隙—— 层间域中将有一定量的阳离子充填，如Na、K、Ca离子等，还可以吸附其他物质。主要粘土矿物的性能

一般来说，粘土矿物可分为三大类，即高岭石类(由一层硅氧片和一层水铝片组成，属1：1两层型粘土矿物)；蒙脱石类(由两层硅氧片夹一层水铝片结合而成一晶层，属2：1三层型粘土矿物)；伊利石类(由两层硅氧片夹一层水铝片结合而成一晶层，属2：1三层型粘土矿物)。

3．1 蒙脱石的主要性能

蒙脱石是一种具有膨胀性、呈层状结构的含有少量碱和碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。蒙脱石每个单位晶胞由两个硅氧四面体与一个铝氧八面体平行链所组成，在每个晶体构造层间吸附和放出水分子。蒙脱石具有较高的阳离子交换性能，表现出较强的吸附性，且容易使颗粒分裂成很细的带电粒子。此外，蒙脱石晶体构造层间亦可以有有机物的存在。

3．2 高岭石的主要性能

天然高岭石由于其粒径极细，往往呈胶体微粒而吸附其它杂质，而且粒径细者交换吸附能力相对增高。但是，与其它粘土矿物相对比，高岭石的阳离子交换能力较低。这主要归因

于结构单元层内部已达到电性中和状态，对阳离子的吸附作用仅限于颗粒的周际或裂隙中。然而，由于结构单元层的外表OH一离子的存在，高岭石的阴离子交换能力相对较高。此外，高岭石在颗粒界面上也可吸附有机分子。

3．3 伊利石的主要性能

伊利石是一种隐晶一微晶状白云母粘土矿物，伊利石的晶格与蒙脱石相似，不同点在于在伊利石的四面体中有大约1／6的+4价Si离子被+3价Al例子置换，为平衡多余的负电荷，结构中将近有1～1.5个K离子进入结构单元层之间，这些K离子似乎起着桥梁作用，把相邻的两层紧紧结合在一起。粘土矿物对重金属污染物的净化机理

4．1 吸附作用

吸附作用是粘土矿物的重要特性之一，包括物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三类。产生物理吸附是由于粘土矿物具有较大的表面积，即具有较大的表面能，吸附作用的进行，引起系统表面自由能的减少。化学吸附是指由粘土矿物与吸附质之间的化学键力而产生的吸附。粘土矿物带正电荷，阴离子集团可以通过静电引力吸附在粘土矿物的边面上。当介质中存在中性电解质时无机阳离子可以在粘土矿物和阳离子型聚合物之间起“桥接”作用，使高聚物吸附在粘土矿物的表面上。离子交换吸附是类质同象替换使粘土矿物形成永久电荷，为平衡电荷粘土矿物吸附环境中的异号离子的现象。粘土矿物的表面上、孔道内和层间域均能发生离子交换吸附。高岭石没有或很少有同晶置换，层电荷几乎为零，永久电荷极少，负电荷主要来源于结构边缘的断键或暴露在表面的羟基的解离。云母属2∶1 型结构，其结构中有四分之一的Si4+被Al3+置换，单位化学电荷数为1，同晶置换所产生的负电荷由晶层钾离子来平衡。蒙脱石的电荷来自八面体片中Mg2+对Al3+的同晶置换。依据这一原理，环境中的重金属元素就可被粘土矿物固定，失去了进一步污染环境的目的，达到治理重金属污染的目的。

4．2 配合作用机理

配合作用主要分为表面配合作用和晶间配合作用两种。红外光谱分析证明，硅酸盐中有大量SiO44-、AlO45-基团，在固-液体系中硅酸盐颗粒表面可以与水形成水合氧化物盖层，表面呈负电性，有利于配合作用产生。在粘土矿物层与层之间是分子引力相联结，重金属离子可以进入层间与SiO-发生配合作用。

粘土矿物羟基化表面可以通过静电作用与溶液中的离子发生表面配位反应，如Pb2+能与高岭石表面进行配位反应。由于层状硅酸盐矿物结构单元层外层存在着羟基基团，结构单元层之间的键力联结较弱，重金属离子可以进入层间与羟基发生配合作用，因此在其晶体内部的相邻两结构单元层之间，也存在显著的配合作用。如高岭石为T-O 型层状硅酸盐矿物，重金属离子可以进入层间与八面体片中的羟基发生配合作用。粘土矿物与重金属离子的配合作用受矿物的层电荷分布、重金属离子的水化热、电价、离子半径和有效离子半径等因素控制。

4．3 共沉淀作用

共沉淀作用是指粘土矿物可以通过自身溶解作用所产生的阴离子可与重金属元素产生共沉淀作用，从而降低重金属的可移动性及生物有效性。早期的研究表明，磷灰石去除土壤中的重金属主要是通过吸附作用，而Mectal 则认为污水中铅的去除基本上是通过磷灰石的溶解作用,而后沉淀出Pb(PO4)3(CO3)3，(F,OH)或Pb3(CO3)2(OH)2。对于Zn、Cd 两种元素也有类似的沉淀的反应，在酸性条件下，Zn形成了磷锌矿(Zn3(PO4)2 •4H2O,pH=6)，Cd 形成了CdCO3(pH=3~6)，在碱性条件下，Zn 形成了ZnO(pH=8~12),Cd 形成了Cd(OH)2(pH=8)。粘土矿物治理重金属污染的研究实例

何宏平等通过蒙脱石、伊利石和高岭石三种粘土矿物对+2价Cu离子、+2价Zn离子、+

2价Cd离子、+2价Pb离子、+3价Cr离子五种重金属离子的吸附研究，结果表明，蒙脱石对+3价Cr离子、+2价Cu离子有很好的选择性，伊利石和高岭石对+3价Cr离子、+2价Pb离子有较好的亲和力。柯家骏等研究了膨润土粘土矿物吸附溶液中重金属离子的能力。结果表明，在相同的条件下，膨润土吸附溶液中重金属离子的次序是：Cu（+2）>Zn（+2）>Ni（+2）>Cd（+2）。李红阳等通过实验表明，粘土矿物对于Cr、Cd、Pb、Hg、As等有害元素具有很强的吸附能力，是理想的低成本吸附剂，在废水处理中，可用来取代活性炭或离子交换树脂来去除重金属等有害元素。

古映莹等对高岭土进行表面改性制备了高岭土一MBT(聚苯乙烯)复合体，考察了对溶液中重金属离子的吸附性能。结果表明，高岭土一MBT复合体对水中+2价Pb离子、+2价Hg离子、+2价Zn离子的吸附能力明显优于纯高岭土和仅经过表面处理的高岭土。金漫彤等利用偏高岭土、碱激活剂等合成了土壤聚合物，并进行了含重金属废物的固化。结果表明，对Zn抖、Pb抖、Cu 和Cd 捕集效率高，浸出毒性能达到国家标准。粘土矿物修复土壤重金属污染发展方向

6.1 根据粘土矿物材料对肥料养分的控释作用，粘土矿物修复材料可与肥料相结合，发挥其双重作用。

6.2 针对土壤重金属污染特点和修复要求的差异，可将多种粘土矿物按照一定的比例混合在一起或将粘土矿物修复与其他修复方法相结合，后者称之为联合修复，以便克服各自的缺点，提高性能，达到更好的修复效果。

6.3 对粘土矿物进行物理加工，改变其性质，提高修复功效。如粉碎粘土矿物不仅可以提高其对重金属的吸附性能，而且还可以形成不可逆吸附。

6.4 对粘土矿物有关改性方面的研究。如将多重改性或性能更好的改性粘土矿物引人土壤重金属修复领域，以提高其对土壤中重金属的吸附与固定能力，使被固定的重金属不易重新释放出来，产生二次污染。结语

粘土矿物在重金属污染治理中有着独特的作用，开发储量丰富、价格低廉的粘土矿物，并对有一定净化功能的粘土矿物进行合理改性，是治理重金属污染的新途径，这种方法具有设备简单、操作简便、二次污染小等优点。目前，利用粘土矿物治理重金属污染，大都处于研究阶段，实际的应用不是很多。随着人们对粘土矿物净化重金属污染机理的深入认识，以及粘土矿物加工改性技术的不断开发和应用，粘土矿物在重金属污染治理中，将会发挥重要的作用。

参考文献

陈英旭．环境学．中国环境科学出版社，2001

聂永丰． 三废处理工程技术手册(固体废物卷)．化学工业出版社，2002

陈武，季寿元．矿物学导论．地质出版社，1985

程争光，沈上越，范力仁，等．伊利石高吸水性复合材料的制备工艺研究．化工矿物与加工，2006

孙胜龙，龙保永，蔡保丰．非金属矿物修复环境机理研究现状．地球科学进展，1999 吴宏海，吴大清，彭金莲．重金属离子与石英表面反应实验研究．地球化学，1998

何宏平，郭九皋，谢先德，等．蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性的实验研究． 矿物学报，1999

柯家骏，陈淑民，胡向福，等．膨润土粘土矿物吸附重金属的研究．重庆环境科学，1993

李红阳，牛树银，王宝德．矿物材料与环境污染治理一以粘土矿物和沸石为例．北京地质，2001

古映莹，程化，邓鹏，等．高岭土一MBT复合体对某些重金属离子吸附性能的研究． 精细化工中间体，2002

金漫彤，沈学优．土壤聚合物制备及其固化重金属离子的研究． 化工环保，2005 吴平霄.黏土矿物材料与环境修复.北京化学工业出版社，2004

杭小帅，周健民，王火焰，沈培友.粘土矿物修复重金属污染土壤.环境工程学报，2007 杨秀红，胡振琪，张迎春.利用工业矿物治理重金属污染土壤的探讨.金属矿山，2003 周启星，宋玉芳.污染土壤修复原理与方法.北京科学出版社，2004

第二篇：水体重金属污染治理技术

水体重金属污染治理技术底泥疏浚

底泥疏浚是一种能够有效降低重金属污染负荷的水污染治理方法，主要控制水体内源污染。国内外目前广泛应用的环保疏浚利用机械疏浚方法来清除江河湖库污染底泥，在挖泥，输送过程中和疏浚工程完成后对环境及周围水体的影响都较小。我国太湖五里湖区生态疏浚工程治理重金属污染效果良好，减少了底泥和水体中的重金属含量。环保疏浚技术是复杂的系统工程，对操作精度要求较高，目前环保疏浚业普遍致力于改造和设计环保疏浚设备，以提高疏浚工程的针对性和高效性。引水截污

减少进入水体的污染物总量是水体修复的前提条件，通过截流河道，截污管道等截污工程将污水引入污水处理厂进行处理，然后循环利用或排入水体，可以有效阻止重金属废水向水体排放。在截污的基础上，通过适当引水，补水缩短河流，湖泊等水体的换水周期，促进水体交换，加快重金属迁移速度，可降低水体中的重金属浓度。引水截污在我国有很多工程实例，水体修复效果良好。生态修复技术

水体生态修复技术利用参与生物修复过程的生物类群，包括微生物，植物，动物以及它们构成的生态系统对污染物进行转移，转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。具有处理效果好，耗能少，工程造价和运行成本低等优点，还可以与绿化环境及景观改善结合起来，实现生态修复的最大效益。目前国际和国内应用的生态修复技术包括人工浮岛，人工湿地，水生植物净化景观化等，其原理是将生态系统结构与功能应用于水体净化，充分利用自然净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相辅相成的协同作用来净化水质。如在水体中适当种植对重金属具有吸附作用的浮水植物和挺水植物，投撒菌种和养殖水生动物，可达到既净化水质，又改善生态环境的目的。生物修复技术符合可持续发展原则，目前已成为全世界普遍关注的水环境修复技术，这种廉价实用的技术也很仕用于我国江河湖库大范围的污水治理。但生态修复技术也存在一些问题，如生长性强的水生植物易形成单优群落，被重金属饱和后的植物以及水生生物排泄物和尸体堆积形成的污泥等会产生负面环境效应等都有待研究解决。

山东思源水业工程有限公司

第三篇：醴陵市重金属污染治理项目工作汇报

2014年醴陵市重金属污染治理项目

工作汇报

一、区域站参与的工作：

1、效果监测点：官庄、王仙、均楚、白兔潭和城郊5个区域站各完成了1个效果监测点工作（早晚两季2个小区土壤、植株样、谷样的采集运送等），每个点支付农户补贴2000元。

2、物质发放工作：

（1）生石灰发放：配合乡镇发放生石灰，收集花名册。（2）有机肥发放、叶面肥发放工作：以区域站发放为主，收集花名册。

（3）绿肥种子发放：组织大户、村种植绿肥，发放绿肥种子、根瘤菌等。

二、技术负责人的工作

1、乡级负责人：共7人。协调各乡镇物质发放等工作。

2、村级负责人：共79人。具体参与各村物质发放、技术指导等工作。

三、资金使用情况：

资金总额：1103.7万元，其中：

1、石灰施用83316亩，每亩60元，本项经费共499.896万元。已采购施用 吨，共计 元。结余200元/吨撒施发放费用，共结余 元。

2、有机肥施用18000亩，每亩140元。本项经费共252万元。已采购施用 吨，共计 元。结余130元/吨撒施发放费用，共结余 元。

3、叶面肥施用26076亩，每亩20元。本项经费共52.152万元。已采购施用26076亩，共计 元。结余4元/亩撒施发放费用，共结余10.4304万元。

4、水分管理26076亩，每亩20元。补贴资金共52.152万元。已安排实施，未具体落实到人。

5、种植绿肥20000亩，每亩50元。本项经费共1000000元。已采购绿肥种子 公斤，共计 元。结余 元。

6、深耕改土26076亩，每亩40元。本项经费共104.304万元。正在准备挂网公开招标中。

7、钝化剂示范600亩，每亩720元。本项经费共43.2万元。正在准备挂网公开招标中。

以上请局领导作出安排。

醴陵市土壤肥料工作站 2015年1月26日

第四篇：重金属污染论文

重金属污染将成为中国治理水污染之痛上课老师：李海英

姓名：单衍鲁

班级：交设0904

学号：110409070

1背景：

湖南武冈儿童血铅超标、陕西凤翔数百名儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染，以及福建上杭、河南济源儿童集体血铅超标——2009年，中国重金属污染致病事件频发。正文：

据国家环境保护部统计，2009年环保部共接报12起重金属、类金属污染事件。

重金属污染致病事件已进入高发期，并且给当地人民的身心健康带来了极大危害。”国家环境保护部环境经济政策研究中心国际所助理研究员张立对《第一财经日报》说。

26日，自然之友、达尔问、公众环境研究中心等34家环保组织联合在京向社会发布了刚刚完成的重金属污染调研报告。公众环境研究中心主任马军对《第一财经日报》表示，此举旨在提高消费者的绿色选择意识，倡导公众选择绿色产品，敦促知名品牌企业践行绿色承诺，并以供应链倒逼的方式促使知名品牌企业的零部件生产商改进生产方式，积极防治重金属污染。

it业是“重灾区”

“it产品制造是重金属排放的源头之一。”马军对记者说，调研发现目前大量的印刷线路板（pcb）生产企业不能稳定达标排放，已经给当地河流、土壤和近海造成严重污染。而一些为知名it品牌大量供货的企业重金属排放违规超标，污染严重。

调查显示，涉及121名当地少儿血铅超标事件的福建上杭县蛟洋华强电池厂，是刚刚于2010年4月21日在深圳证券交易所创业板上市的浙江南都电源动力股份有限公司最重要的oem厂商之一。

而南都公司宣称，“已进入沃达丰、阿尔卡特朗讯、诺基亚、摩托罗拉、新加坡电信、英国电信bt等著名国际大企业的供应商体系，并获得阿尔卡特等企业评选的全球优秀供应商之殊荣。”

在pcb生产企业中，一家名为惠州美锐电子科技有限公司的企业，其监管记录显示2009年3月3日该公司被环保部门发现部分生产废水未经处理直接外排，铜、锌、镍、铁均超标排放，其中铜超标竟达5199.0倍，严重污染环境。

而这家企业在美国纳斯达克上市的母公司merixcorporation在其2008年年报中披露，cisco和摩托罗拉是其最大的两家客户企业，采购额分别占到该公司2008财年净销售额的11%和10%。

调查还发现，在香港证券交易所上市的建滔集团旗下也有多家企业多次违规超标。其中一家名为东莞万年富电子有限公司的企业，2009年10月31日被当地环保部门发现擅自设置一条直径约10cm的软管连接污泥浓缩池的导排管预留口，将未经处理的污泥及生产废水通过软管绕过标准化排放口直接排入下水道，从污泥浓缩池排走未处理的污泥。

“在公开资料上我们看到，建滔集团线路板销售额在亚洲名列前茅，其客户包括ibm和intel等诸多知名it品牌。”马军说。

据介绍，在掌握了大量的调研资料和数据后，上述环保组织于今年4月15日和16日向29家国内外知名it品牌的ceo发出了信件，向其确认违规企业是否为其供应商、是否还有其他的供应商存在环境违规问题，以及是否建立了供应商环境管理体系。

马军告诉记者，在收到此信后，部分企业及时回应并积极跟进，如松下、三洋、日立、索尼公司，中国的海尔和联想公司，美国的intel，以及新加坡的新加坡电信都与环保组织进行了直接沟通。在这些企业中，松下公司、三洋公司、中国的海尔公司和联想公司的回应最为积极。

松下公司不仅对环保组织提供的超标供应商线索进行了核对，而且已经利用公开的数据检索了其一级供应商，同时其环境推进部部长和环保组织直接沟通，探讨与各个利益方合作，建立并完善供应链环境管理机制的问题。

三洋电机（中国）有限公司也多次与上述环保组织电话沟通，表示公司总部非常重视，要求开展核查，4月23日，三洋电机（中国）有限公司书面函件确认了核查情况，并表示会跟进确认出现问题的供应商整改情况。

海尔公司不仅确认了核查情况，并且告知已经对超标供应商进行跟进。海尔公司特别提到，其宗旨与环保组织一致，愿共同推动环境保护。

联想公司则对查询情况进行了书面通报，虽认为被问及的违规企业不是其供应商，但依然表示愿意与公益组织就其他的供应商是否存在环境违规问题以及供应链环境管理机制的问题做进一步的沟通。

不过，据上述环保组织称，仍有20家企业至今未作任何回应，这其中包括了摩托罗拉、诺基亚、佳能、三星、tcl等中外知名it品牌。

“让我们感到吃惊的是，一些公司对其供应链条可能存在的环境违规问题表现漠然，其中一家公司甚至表示，我们有5000家供应商，检索起来太麻烦。”

然之友总干事李波反问说，检索一遍供货商，难道真的比让周边社区世代承受重金属毒害更麻烦吗？控制重金属排放，难道真的比未来清除沉积于河湖底泥、土壤、地下水以及近海中的重金属更麻烦吗？

马军对记者表示，我们希望这份报告，能够唤起it品牌对其供应链重金属排放问题的重视，由此回应公众的质疑，认真排查，作出反馈。更为重要的是，建立起一个长期的管理机制，严格控制其供应链条的重金属排放。

“我们也希望以此次调研为基础，推进绿色选择消费者行动。”马军称，消费者在购买产品时，不仅要考虑产品的功能是否能满足自己的需要，也要关注it产品生产过程的污染控制，以绿色消费推动产品的绿色生产。

水体重金属污染突出

重金属进入人体的途径主要有三种，分别是吃的食物、水和大气。而水体中重金属污染最为突出。重金属污染也是危害最大的水污染问题之一。

研究表明，重金属通过矿山开采，金属冶炼，金属加工及化工生产废水，化石燃料的燃烧，施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源，以及地质侵蚀，风化等天然源形式进入水体，加之重金属具有毒性大，在环境中不易被代谢，易被生物富集并有生物放大效应等特点，不但污染水环境，也严重威胁人类和水生生物的生存。

国家环保部的调查显示，我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%。

2003年，黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超ⅴ类；2004年太湖底泥中总铜、总铅、总镉含量均处于轻度污染水平。城市河流35.11%的河段出现总汞超过地表水ⅲ类水体标准，18.46%的河段面总镉超过ⅲ类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现。

调查显示，由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为

3.4万吨，对海洋水体的污染危害巨大。全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍。铜的超标率为25.9%，汞和镉的含量也有超标现象。

首都师范大学资源环境与gis北京市重点实验室研究员滑丽萍等人长期研究湖泊底泥的重金属情况。该实验室的监测数据显示，随着工业经济的不断发展，湖泊底泥的污染已严重妨碍了湖泊功能的正常发挥。

据介绍，重金属污染问题是我国水环境研究人员最早关注的重要问题之一，由于底泥在水环境中的重要作用，多数学者在研究水相中的重金属污染状况时，同时也会对水体底泥的重金属污染状况进行同步采样分析。20世纪80年代以来，学者们对我国不同地理区域的湖泊底泥重金属污染状况进行了较广泛的研究，研

究所涉及的重金属元素包括fe、mn、hg、cd、zn、cu、cr、as、ni、se、co、ni等，积累了丰富的数据。

调查显示，我国湖泊底泥重金属污染程度非常不均匀，基本上靠近工矿企业和人类活动频繁区的湖泊底泥重金属污染比较严重，远离人类居住和经济活动区的湖泊底泥尚未受到重金属污染，保持比较洁净的水体环境。

滇池、太湖、松花湖这3个湖的底泥污染比较严重，尤其是滇池。南京的玄武湖虽属于风景区，应该属于污染较轻的湖泊，但其位于市内繁华区，湖泊底泥中金属的污染也相对较严重。山东荣成湾的月湖、云南的洱海、黑龙江省的镜泊湖都远离城市，底泥中的重金属含量分布符合自然规律，溶解氧含量较高，水体的自净能力比较强，是少受污染的湖泊。

除了水体里的重金属污染外，目前土壤里的重金属也是一大公害。据环保部门的统计，目前中国重金属污染土壤面积至少有2000万公顷，而且往往是城郊和污灌区的土壤同时遭受重金属和有机污染物的复合污染。

矿物加工和冶炼、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，这些排放物以“三废”形式使得某些工厂企业周围的土壤锌、铅含量甚至高达3000毫克/千克。而城市交通运输中汽车尾气排放、轮胎添加剂中的重金属元素亦影响到土壤中重金属含量，成为城市重金属土壤污染的另一个主要来源。

因重金属造成的水源和土壤污染已对中国的生态环境、食品安全、百姓身体健康和农业可持续发展构成严重威胁。据环保部门估算，全国每年因重金属污染的粮食高达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。

国土资源部此前表示，目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济较发达地区。

防治技术明显不足

一旦重金属通过饮水、饮食、呼吸或是直接接触的路径进入人体，将极大损坏身体的正常功能。因为重金属不像其他的毒素可以在肝脏分解代谢，然后排出体外；相对的，它极易积存在大脑、肾脏等器官，一旦超标，容易引起基因突变，影响细胞遗传，严重时会产生畸胎或诱发癌症。

重金属污染情况严重，但防治技术却明显不足。

related相关

重金属污染：

密度在5以上的金属统称为重金属，如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等45种。

从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等。目前最引起人们注意的是汞、镉、铬等。

重金属随废水排出时，即使浓度很小，也可能造成危害。由重金属造成的环境污染称为重金属污染。

重金属污染的相关事件：

水俣病事件，发生于1953～1956年日本熊本县水俣市，人们食用被汞污染的鱼、贝等水生生物，造成大量居民中枢神经中毒，60多人死亡。

富山骨痛病事件，发生于1955～1972年日本富山县，人们食用含镉废水污染的河水和稻米而中毒，死亡100多人。

爱知米糠油事件，发生于1968年九州爱知县一带，人们食用含多氯联苯的米糠油后造成中毒，患者超过1万人，16人死亡。

姓名：单衍鲁

2011-1-7

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）。