【CN110078045A】一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910390205.8
(22)申请日 2019.05.10
(71)申请人 东北大学
地址 110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路
195号
(72)发明人 郑旭东 杨合 李述贤 龚建军
陈小桐
(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事
务所(普通合伙) 11613
代理人 韩国胜
(51)Int.Cl.
C01B 32/05(2017.01)
C09K 17/04(2006.01)
B09C 1/08(2006.01)
(54)发明名称
一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂
及其制备方法
(57)摘要
本发明提供一种基于秸秆的生物炭制备方
法，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸
渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与
所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸
秆；对第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生
物炭。该制备方法原料来源广、工艺简单、成本低
且无二次污染。本发明还提供一种包含所述生物
炭的土壤重金属稳定化药剂，土壤汞污染去除效
果好，减少生物炭固定的汞产生二次污染和被微
生物甲基化的机会。权利要求书1页 说明书8页CN 110078045 A 2019.08.02
C N 110078045
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110078045 A
1.一种基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸秆；对所述第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生物炭。
2.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将秸秆剪碎，并依次对剪碎后的秸秆进行烘干和粉碎，获得秸秆颗粒；
步骤S2、将所述秸秆颗粒浸渍到金属氯化物溶液中，取出、烘干，获得第一改性秸秆颗粒；
步骤S3、将单质硫与所述第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒；
步骤S4、将所述第二改性秸秆颗粒在氮气/氩气气氛下升温至热解温度，并在热解温度下保温进行炭化处理，获得秸秆生物炭。
3.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，
秸秆为玉米秸秆；剪碎后的秸秆长度为1～3cm；烘干的温度为100～110℃，烘干的时间为11～13h。
4.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，
金属氯化物溶液为氯化钾溶液、氯化锌溶液或氯化铁溶液；
秸秆颗粒与金属氯化物溶液中氯化物的质量比为10:1～5；
烘干的温度为100～110℃。
5.根据权利要求4所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述金属氯化物溶液的浓度为0.1～1mol/L。
6.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，第一改性秸秆颗粒与单质硫的质量比为20:1～5。
7.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，
升温速率为8～10℃/min，热解温度为300～600℃，保温时间为1～2小时；
炭化处理在管式炉中进行，氮气的流速为0.5L/min，管式炉产生的尾气用氢氧化钙溶液吸收。
8.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在保温结束后，冷却、研磨、及过100～200目筛，获得秸秆生物炭。
9.一种基于秸秆的生物炭，其特征在于，所述生物炭由权利要求1至8任一项所述的生物炭制备方法制备得到。
10.一种土壤汞稳定化药剂，其特征在于，所述土壤汞稳定化药剂包含如权利要求9所述的生物炭。
2
秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
秸秆生物炭吸附土壤中重金属的研究 祖科吉李万海* （环境科学与工程系，环境1401） 摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。结果表明：Langmuir 方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。 关键词：生物炭；镉污染土壤；吸附量 近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。 重金属Cd的环境风险大，具有潜在的“三致”效应。Cd去除方法包括物理吸附、化学沉淀和生物修复等。由于具有简单，见效快等特点，吸附法被广泛的应用到处理重金属Cd中，然而，常用的商用活性炭的成本较高。因此，具备较高经济效益的吸附剂成为研究的重点[3-4]。其超标点位占全国土壤调查点位的7%[5]。当植物体中Cd的含量达到5-10ug·g-1（干质量）及会引起生物体毒性效应，到来严重的农产品安全问题[6]。Cd污染不仅会降低农作物产量和品质，还会影响土壤养分循环，导致土壤退化。 本研究以实验室模拟污染农田土壤为供试土壤，通过添加不同量的玉米秸秆生物炭，探究其对Cd污染土壤的影响（pH、有效态Cd2+含量、水溶态Cd2+含量等），以期将秸秆生物炭应用到龙潭川重金属污染原为钝化修复中，提供理论依据。本实验烧制的生物炭灰分多，产量低，但对土壤pH提高幅度较大，烧制过程中没有添加改性剂，无需处置可直接施入土壤，对土壤环境无有害影响。 1材料与方法 1.1 供试生物炭与土壤 首先收集废弃的玉米秸秆(玉米秸秆取自吉林化工学院后山农田）。生物炭的制备采用缺氧低温热解法，先将玉米秸秆用剁段，然后玉米秸秆用去离子蒸馏水洗净后放入105℃烘箱中烘干7h，用粉碎机粉碎后过80目筛保存，以备生物炭烧制使用。然后将粉碎后的秸秆放入坩埚压实，放入预热后的马弗炉，以升温速率10℃/min，并在目标温度350℃和700℃下处理2h，得到不同热解温度下的生物炭制品（分别为BC350和BC700）。冷却后，研磨过作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程本科生，E-mail:1132335448@https://www.360docs.net/doc/554182855.html, *通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向， E-mail：12532272507@https://www.360docs.net/doc/554182855.html,
生物炭在农田土壤修复方面地应用
生物炭在农田土壤修复方面的应用 河北师大化学与材料科学学院农业项目组盛建维 一、生物炭概述 生物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经低温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案，属于秸秆废弃资源高值化利用的范畴。 生物炭不是一般的木炭，是一种碳含量极其丰富的木炭。它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的木炭被科学家们称为“生物炭”。它的理论基础是：生物质，不论是植物还是动物，在没有氧气的情况下燃烧，都可以形成木炭。 生物炭是一种经过高温裂解“加工”过的生物质。裂解过程不仅可以产生用于能源生产的气体，还有碳的一种稳定形式——木炭，木炭被埋入地下，整个过程为“碳负性”（carbon negative）。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。事实上，之所以肥沃的土壤大都呈现黑色，就是因为含碳量高的缘故。英国环保大师詹姆斯·拉夫洛克称，生物炭是减轻灾难性气候变化的唯一希望。研究人员也表示，生物炭也能提高农业生产率，减少对碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物，从而使土壤变得肥沃，利于植物生长，实现增产的同时让农业更具持续性。更妙的是，它把碳锁定在生物群内，而非让它排放到空气中。 制作生物炭的现代方法是在低氧环境下用高温加热植物垃圾，使其分解。日前，气候专家找到了更清洁环保的方式，进行工业规模二氧化碳固定，利用巨型微波熔炉将二氧化碳封存在“生物炭”中，然后进行掩埋。这种特制“微波炉”将成为战胜全球变暖的最新利器。因此，该技术每年可以减少向空气中排放几十亿吨二氧化碳。日前不少人将生物炭技术视为目前为止解决气候变暖问题的“尚方宝剑”，一种“气候变化减缓”战略和恢复退化土地的方式。有些专家甚至声称，生物炭可吸收如此多的二氧化碳，以至地球能恢复到工业化之前的二氧化碳水平。 近年，生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，其在土壤改良、温室气体减排以及受污染环境修复方面都展现出应用潜力，为解决粮食危机、全球气候变化等环境问题，提供了新的思路。此外，生物炭还在获取生物质能、废弃生物质资源化以及碳排放贸易等方面有着重要地位。近年来学界关于生物炭在土壤肥力改良、大气碳汇减排以及土壤污染修复等方面的研进展，并扼要分析了生物炭研究的前景和方向，为生物炭技术的应用和推广提供一定的思路。 二、生物炭的结构和基本特性 生物炭的组成元素主要为碳、氢、氧等，而且以高度富含碳( 约 70% —80% ) 为主要标志，可以视为纤维素、羧酸及其衍生物、呋喃、吡喃以及脱水糖、苯酚、烷属烃及烯属烃类的衍生物等成分复杂各异的含碳物质构成的连续统一体，其中烷基和芳香结构是最主要的成分。从微观结构上看，生物炭多由紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层组成，X 射线表明其具有乱层结构 ( turbostratic structure)。生物炭表面多孔性特征显著，因此具有较大的比表面积和较高的表面能。表面极性官能团较少，主要基团包括羧基、酚羟基、羰基、内酯、吡喃酮、酸酐等，构成了生物炭良好的吸附特性。随着研究的推进，研究者还发现生物炭具有大量的表面负电荷以及高电荷密度的特性由于原材料、技术工艺及热解条件等差异、生物炭在结构和 pH、挥发分含量、灰分含量、持水性、表观密度、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常广泛的多样性，进而使
污染土壤微生物修复技术研究进展
污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
生物炭对苗期花生镉含量影响的文献综述
文献综述题目：生物炭在农业生产上的研究进展
生物炭在农业生产上的研究进展 摘要：作为重要的土壤改良剂、污染物质吸附剂的生物炭在农业和环境中具有巨大的应用价值和现实意义，因而受到国内外学者们的普遍关注。生物炭具有多孔性和巨大的表面积，它能够增加土壤的持水量、增加对营养元素的吸附以减少其流失并改善土壤的结构，此外生物炭本身含有丰富的营养元素并能够缓慢释放以供作物吸收，因此生物炭能改善土壤肥力并增加农作物产量。同时，生物炭巨大的吸附功能可以降低重金属和有机污染物在土壤及污水中的活性，起到降低污染物浓度的作用。因此生物炭在农业增产和减少污染方面有巨大的潜力。本文基于生物炭在农业增产和重金属污染治理方面的国内外研究文献，综述了生物炭的基本理化特性及对土壤重金属污染的改良作用，分析了生物炭对土壤肥力及作物增加产量提高品质的影响，阐述了生物炭对土壤重金属污染修复机理,及该领域未来的发展动向，为生物炭的全面研究和应用提供参考。关键词：生物炭；农业增产；土壤改良；重金属污染治理 1 引言 生物炭是一种细粒度和多孔的物质，外观类似木炭，是由生物质在缺氧条件下高温热解或燃烧生成。而在国际生物炭组织(IBI)对生物炭的定义中，进一步强调了其被目的性地施用到农业土壤及其环境效益的需求。生物炭的生产工艺相对简单, 原材料来源广泛且价格低廉, 使得炭在农业生产上应用成为了可能。生物炭施入土壤以后, 可以增加土壤的碳汇, 缓解气候危机; 还可以提升土壤肥力, 增加作物产量。 在中国，重金属污染和农业面源污染已经成为国家和科学家们重点关注的环境问题，并且我国的重金属治理形势极其严峻。同时由于70年代以来，农民过量使用化肥和杀虫剂等造成了Ｎ、Ｐ等营养元素以及有机污染物通过土壤进入水体造成了严重的有机污染以及水体富营养化，鉴于生物炭的多孔性以及较大的表面积，为改善中国的面源污染提供了可靠的途径。 2 生物炭在农业生产上的研究进展 2.1 生物炭的概念及其理化性质 目前为止，生物炭还没有十分确切的定义。一般认为，生物炭是生物质在供氧不足条件下发生不完全燃烧热裂解后所形成的产物(Antal and Gronli, 2003)。生物炭属于黑碳的一种，多为颗粒细致、质地较轻的黑色蓬松状固态物质，主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，含碳量多在70%以上。其原料来源广泛，农业废弃物(如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆)、城市污泥以及工业有机废弃物等都可作为其原料。 生物炭多孔，比表面积大，容重小，吸水、气能力强，多带负电荷，能形
生物炭在土壤污染修复中的应用
Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2020, 10(9), 746-750 Published Online September 2020 in Hans. https://www.360docs.net/doc/554182855.html,/journal/hjas https://https://www.360docs.net/doc/554182855.html,/10.12677/hjas.2020.109113 生物炭在土壤污染修复中的应用 李燕1,2,3,4 1陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安 2陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 3自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 4陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安 收稿日期：2020年9月3日；录用日期：2020年9月16日；发布日期：2020年9月23日 摘要 健康的土壤环境是城市发展、农业生产、宜居人居环境建设的重要基础，也是保障区域生态环境安全的重要前提。城市快速发展和经济结构转型升级过程中产生大量污染土地，对土壤、空气等人居环境和人体健康产生不可忽视的影响，污染土壤修复治理是有限土地资源高效利用的必要选择。生物炭作为一种在土壤改良、能源生产、废物利用、污染物治理等方面具有积极作用的多孔吸附性物质，在土壤污染修复领域具有重要应用价值。 关键词 生物炭，土壤改良，土壤修复 Application of Biochar in Soil Pollution Remediation Yan Li1,2,3,4 1Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 2Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Natural Resources, Xi’an Shaanxi 4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi Received: Sep. 3rd, 2020; accepted: Sep. 16th, 2020; published: Sep. 23rd, 2020
铬污染土壤固化／稳定化技术工程应用研究
铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用研究 [摘要]我国是世界铬盐生产大国，每年产生大量的铬渣，铬渣堆放对土壤环境造成严重污染。国家”十二五”规划明确提出了重点地区铬污染土壤的治理目标，铬污染土壤的治理工作正迅速展开。固化/稳定化技术工艺操作简单、处理时间短、固化剂易得，目前在我国70%以上铬污染土壤治理工程中得到应用。本文通过铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用环节的研究探讨，分析总结实施过程中的存在问题，并对该技术的工程应用提出展望。 [关键字]铬污染土壤固化稳定化技术工程应用问题与展望 1铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用背景 我国是世界铬盐生产大国，年产量超过60万吨，在其生产过程中产生大量铬渣。铬渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr（VI），经降雨和地表水的冲刷，Cr（VI）进入周围土壤和地下水，对环境造成严重污染。国家环境保护”十二五”规划中，将铬渣堆场列为我国土壤重金属污染重点治理对象。 铬在土壤中一般以两种价态存在，Cr（VI）和Cr（III）。Cr（VI）以易溶于水的铬酸根（CrO42-）和重铬酸根（Cr2O72-）存在，在土壤和地下水系统中迁移性很强。Cr（VI）对于细胞具有较强的穿透能力，还有较高的氧化能力，对生物体有较强的毒性和致癌作用。Cr（III）是高等动物必须的微量元素之一，高浓度下也有一定的毒性，在一般地下水环境中不易移动。 铬污染土壤治理有堆肥技术、电动修复技术、生物修复技术、热解还原技术、淋洗技术、固化/稳定化技术[1]。综合这些技术的可靠性、可操作性、治理时间和成本，目前工程中应用最多的是固化/稳定化技术。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有毒有害废物的最佳技术，1982-2005年间，美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复，其中217个场地修复使用固化/稳定化技术[2]。在我国，固化稳定化技术是工程中常用的修复技术，铬污染土壤治理中应用达70%以上。 2.铬污染土壤固化/稳定化系统设计 2.1铬污染土壤的固化/稳定化系统 铬污染土壤的固化/稳定化包括两个过程：稳定化和固化。稳定化是将六价铬还原为三价铬，降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而降低铬污染的危害。固化是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合通过粘合剂固定其中的铬，使铬不再向周围环境迁移。 在铬污染土壤固化/稳定化技术系统设计中，需要综合考虑氧化还原、胶凝固化、吸附三方面因素，铬污染土壤固化稳定化系统设计中常用的药剂有：
生物炭对土壤肥料的作用和未来解析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/554182855.html, 生物炭对土壤肥料的作用和未来解析 作者：刘芳芬 来源：《农家科技下旬刊》2015年第08期 摘要：生物炭的应用，能够有效提升土壤中有机碳的含量，对土壤的保水、保肥性能进 行改善，减少养分的损失。通过将生物炭与肥料的相互结合，能够起到相互补充，促进作业的生长，增加产量的效果。本文结合生物炭的相关概念，分析了其对于土壤肥料的作用，并就其未来的研究方向进行了讨论和阐述。 关键词：生物炭；土壤肥料；作用；未来研究 近年来，伴随着可持续发展理念的不断深化，各种新的清洁能源资源得到开发，生物炭逐渐成为了农林、环境、能源等领域研究的重点，在废弃生物质利用、生物能源生产、肥料创新、温室气体减排中发挥着非常重要的作用，引起了相关研究人员的高度重视。 一、生物炭的相关概念 生物炭是指生物有机材料在无氧或者低氧环境中，经低温热裂解后产生的固体材料，可以是块状，也可以是粉状颗粒。在生物炭中，碳含量约在40%-75%，其余部分为矿物质和有机 化合物，一般呈碱性，不易分解。 在生物炭中，富含有机碳，而且碳元素一般都是以稳定芳香环不规则叠层堆积的方式存在，其中的化学成分受生物有机材料种类和来源的影响，例如，以木本植物制作的生物炭碳含量高，矿质养分含量低；以秸秆等制作的生物炭碳含量低，矿质养分含量高。高温环境对于有机物的分解有着相应的促进作用，因此，原生物质中的含碳物质、低分子有机物等会随着温度的升高，热解损失增大，残留量降低，而生物炭中的固定碳含量、灰分、PH等则会随着热裂解温度的升高而提高。同时，生物炭的CEC与其表面积、羧基官能团密切相关，在一定的温度范围内，生物炭的表面积和CEC可以达到最大。因此，最大CEC生物炭的生产必须对热裂解温度进行相应的优化。与其他各种形式的炭相比，生物炭强调生物质原料来源以及在农业科学、环境科学中的应用，一般用于土壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境的修复，在社会可持续发展中发挥着非常重要的作用。 二、生物炭对土壤肥料的作用 1.对土壤有机质的作用 土壤有机质是评价土壤肥力的重要标准之一，在其他条件相同的情况下，土壤有机质含量越高，则表明土壤越肥沃。土壤有机质同时也是陆地生态系统中重要的碳汇，能够改善土壤团聚体，保持其稳定性，支持微生物活动。在实际应用中，尽管生物炭的化学结构与土壤有机质或者腐殖质存在着一定的差别，但是其在改良土壤性能的作用上是一致的。生物炭的存在，能
土壤固化稳定化技术路线
土壤重金属污染固化/稳定化治理技术 一、基本概念 固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。 固化/稳定化技术与其他修复技术相比，有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势，因此，美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。 二、常用的固化/ 稳定化技术系统 目前，常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型：（1）水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化；（2）沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化；（3）玻璃化技术；（4）硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛，占项目数的94%，在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。 1、水泥固化 水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中，重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面，同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的渗滤。 水泥的种类很多，包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材，其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多，为达到满意的固化效果，在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质，仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题，需加入适当的添加剂，以吸收有害物质并促进其凝固，并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用，是常用的添加剂，
含油土壤微生物修复技术
含油土壤微生物修复技术 一、国内外研究动态 1.1技术背景 石油是原油和石油制品的总称。原油是积累的有机物质经过地质变迁而形成的，主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量硫化物、氮化物、环烷酸类等非烃化合物组成的复杂混合物，其中烃类占所有组分的95~99.5%，其化学组成、颜色和物理性状等随产地的不同而略有不同.【1】 石油是现代社会的最主要能源之一，石油工业在国民经济中占有十分重要的地位，也是国家综合国力的重要组成部分，因此世界各国十分重视石油工业的发展。【2】 在石油行业，土壤污染主要来源于油气生产、加工过程中产生的落地原油及含油污泥、钻井废泥浆以及含油污水处理产生的废渣等三部分。【3】石油进入土壤后,会破坏土壤结构，影响土壤的通透性，降低土壤质量；油污粘着在植物根系上，形成一层粘膜，阻碍植物根系对养分和水分的吸收，引起根系腐烂，影响农作物生长；石油富含的化学基团能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用,从而使土壤有效氮、磷的含量减少，影响作物的营养吸收；【4】石油中的多环芳烃具有致癌、致畸、致突变等作用【5】。石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下污染地下水。 1.2含油土壤的处理方法 为了消除土壤中的石油污染，各国的研究人员进行了广泛的研究。处理含油土壤的物理和化学方法主要有焚烧法、固化法、热脱附法、溶剂萃取法、洗涤法等，这些方法存在价格较高、破坏土壤结构和组分、造成二次污染等问题，限制了应用范围。【6】 生物修复因其具有成本低、效率高、无二次污染、易操作等优点，被认为是有机污染物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法，越来越引起人们的关注。Hung-Soo Joo等人发现粉末状Candida catenulata 在23%食物残渣和77%柴油污染的土壤（2%柴油）培养13天后，84%最初的石油烃被降解，相比较没有接种的只有48%的降解率。【19】研究表明固定化细胞相比自由细胞有着很高的热稳定性，并且底物浓度明显的影响着降解的能力。【21】 3石油的微生物降解 .3.1微生物降解石油污染物的优势 动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力，但微生物在污染物降解中的作用最大。这是因为微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点。 3.2环境中降解石油的微生物 能降解石油烃的微生物非常多，有100余属，200多个各种(顾传辉等，2001)。一般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多，更能有效地降解原油。降解
重金属污染土壤修复精编
重金属污染土壤修复精编 High quality manuscripts are welcome to download
生物炭对重金属污染土壤修复的研究 1. 土壤重金属污染现状 重金属是指比重大于cm3的金属元素，主要包括锌（Zn）、银（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、汞（Hg）和准金属砷（As）等。近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的开采和冶炼、城市垃圾的处理、污水灌概、农药和化肥的不合理施用、机动车尾气的排放等人类活动导致大量重金属以各种不同的形式进入土壤，引起环境质量严重恶化。由于重金属不易在生物物质循环和能量交换中分解，土壤重金属污染不仅抑制作物生长发育，促成作物早衰，降低产量，并且还会通过食物链的富集、传递，危害人体健康。尤为严重的是，有毒重金属在土壤系统中所产生的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有毒污染物进入土壤，则极难清理出来。随着土壤重金属污染不断加剧，因土壤重金属污染造成的致病事件频发，重金属污染土壤的修复问题逐渐引起了人们的关注，逐渐成为土壤及环境领域的研究热点和难点。 目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合
理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如Zn、Cr、Pb、Cu等，在施入过程中一同被带入土壌，进而在土壤中富集。 2.重金属污染土壤修复研究进展 土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在 土壤中的赋存形态有关。而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属于改良剂的一种，属于生物炭）；生物修复即利用生物体来实现土壤重金属的迁移转化，比如微生物修复、植物修复等。不同的修复技术各有优劣，如何因地制宜地选择修复技术是土壤重金属修复的研究方向之一。 重金属污染土壤原位修复是指向污染土壤中投加一种或多种物质，调节土壤理化性质，通过与重金属发生一系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其生物活
土壤修复技术及优缺点
土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的
固化稳定化技术
一、S/S技术介绍 1、原理 固化/稳定化(solidification/stabilization S/S)是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合，从而将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。这两个术语常结合使用但它们具有不同的含义：固化是在废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。 稳定化是将污染物转变为低溶解度、低迁移性及低毒性的物质的过程；稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。 2、优缺点 优点 a)能快速控制污染物 b)对多重金属污染有明显优势 c)处理费用低 d)工艺过程简单 e)处理周期短 f)固化物能用于其它用途(如：建筑材料)缺点 a)不能有效去除重金属污染物毒 性 b)不能很好去除重金属污染物的 含量 c)土壤被破坏 d)需要大量固化剂 3、特殊金属处理 多价态金属（As、Cr）：通常需要使用氧化剂和还原剂进行处理 a)As：固化前先进行氧化处理，从3价转化成5价 b)Cr：固化前进行还原处理，从6价转化成3价 Hg：自然状态下具有挥发性 需进行预处理：采用活性炭吸附或反应形成HgS沉淀 4、常用参数及其作用 二、主要固化/稳定化材料 1、主要S/S材料 a)固化剂：水泥、火山灰、改性粘土、热塑材料 b)稳定化剂：腐殖酸、磷酸盐、石灰、氧化镁、铁盐
c)吸附剂：沸石、粘土、活性炭 d)其他：硫化物、聚硫化物、螯合物、水玻璃、污泥 2、可用作修复材料的副产物和废物 a)有机物：生物质固体物质、粪肥、堆肥、沼渣、造纸污泥、木屑、乙醇生产副产物 b)pH调节剂：石灰、草木灰、粉煤灰、制糖石灰渣、水泥窑石灰窑灰、赤泥、石灰稳定污泥 c)矿物质：铸造砂、钢渣、硫酸污泥、石膏、水处理污泥 三、搅拌混合与工程 1、异位稳定化 a)挖掘污染土壤 b)筛分污染土壤，除去大颗粒物质，减少污染土壤的稳定化量 c)对筛除的大颗粒物质进行清洗 d)对筛下土壤添加（粉末或泥浆添加），并混合均匀 e)养护（28d）和老化 f)检测和处置 四、浸出与评估 1、评估与测试 a)抗压强度 b)渗透系数 c)判断固化/稳定化处理过程成功与否主要是根据被处理过的有毒有害污染物抵抗自然界中可导 致污染物释放的物理及化学过程的能力，通过毒性浸出试验来确定 d)抗环境PH和Eh变化的能力 e)长期环境行为和环境影响（固结剂同污染物的相互作用、碳酸化、硫酸盐和氯化物侵蚀、风化 等） f)微观结构（XRD、SEM、EDX） g)风险评价 2、固化块性能评估 a)UCS：最低值要求，平均值要求； b)渗透系数：最高值要求，平均值要求，如：5x10-6to 1x10-6cm/sec ； c)浸出实验：最高值要求，平均值要求； d)场地概念模型
土壤修复技术汇总
目录 一、中国土壤污染现状 .................................................................................................................. 1. 总体情况............................................................................................................................ 2. 污染物超标情况................................................................................................................ 3. 不同土地利用类型土壤的环境质量状况 ........................................................................ 4. 典型地块及其周边土壤污染状况 .................................................................................... 5.土壤污染治理的难度.......................................................................................................... 二、污染土壤的修复技术 .............................................................................................................. 1 典型的土壤污染问题 ......................................................................................................... 1.1 重金属污染 ............................................................................................................ 1.2 石油污染 ................................................................................................................ 1.3 化肥污染 ................................................................................................................ 1.4 农药污染 ................................................................................................................ 2 污染土壤的修复技术 ......................................................................................................... 2.1 物理修复 ................................................................................................................ 2.2 生物修复 ................................................................................................................ 2.3 化学修复 ................................................................................................................ 3 各土壤修复技术优缺点比较表 ......................................................................................... 4 土壤修复的产业链条 ......................................................................................................... 三、土壤修复企业 .......................................................................................................................... 1 土壤修复工程企业及其常用技术 ..................................................................................... 2 土壤修复行业2017年部分工程项目一览 ....................................................................... 四、运营模式 .................................................................................................................................. 1 污染方付费模式................................................................................................................. 2 受益方付费模式................................................................................................................. 3 财政直接出资方式............................................................................................................. 4 财政出资回购方式（BT模式） ....................................................................................... 5 PPP模式 ..............................................................................................................................
生物炭对污染土壤的修复及作用机理研究
生物炭对污染土壤的修复及作用机理研究摘要：生物炭作为一个一种土壤改良剂，在应用的过程中不仅能够减少温室气体的排放，而且还能够改良土壤理化和生物性状，降低土壤中污染物质的含量、排解土壤中的毒性，从而实现对土壤的修复。文章在阐述土壤污染情况和生物炭内涵、特点、性质、材料、制备方法的基础上，结合各个文献报道的内容具体分析生物炭对污染土壤的修复方法，旨在为相关人员对生物炭的研究提供更多支持。 Abstracts：Biochar as a soil conditioner, a in the process of application can not only reduce greenhouse gas emissions, but also can improve soil physical and chemical and biological properties, reduce content of pollutants in the soil, to eliminate toxicity in the soil, so as to realize the restoration of soil. Articles on soil pollution and biochar connotation, characteristics, properties, the material, the preparation methods, on the basis of combining the literature reports the content of the concrete analysis of biochar repair methods for contaminated soil, to relevant personnel to provide more support for biochar research. 关键词：生物炭；污染土壤；修复；作用机理；研究 引入：目前土壤污染状况，来自公报，生物炭对污染土壤的修复作用（概述） 从《全国土壤污染状况调查公报》的全国土壤污染状况调查了解到全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量较差，加上频繁的农业活动、工业活动等也加重了土壤污染现象的发生。从土壤污染分布的情况来看南方土壤污染重于北方，重工业地区工业废弃地、工业废弃地、公园园区污染比一般地区的污染严重，土壤污染中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。在这样的发展背景下，怎样控制和治理土壤污染，特别是重金属污染成为相关人们需要思考的问题。经过学者的调查研究发现生物炭能够有效缓解土壤中的重金属污染问题。生物炭是指生物残渣在低氧的状态下进行燃烧，燃烧之后形成多孔结构、低密度碳材料，从而使得生物炭具有不同的理化特点，能够对土壤中的酸碱环境、重金属污染问题进行改良、修复。为了更好的了解生物炭在土壤修复中的作用，加强人们对生物炭在防止土壤重金属污染中作用的认识，文章在介绍生物炭性质、属性、制备等基础上，对生物炭在 影响土壤理化性质、酸碱值、阳离子交换量、养分、污染转移、微生物群落等方面问题进行探究。 一、生物炭概述 （一）内涵和制备
污染土壤的微生物修复研究进展
污染土壤的微生物修复研究进展 土壤污染严重影响了土壤的生产力，是急需解决的环境问题。本文全面地介绍了土壤修复的微生物筛选与降解研究，以及污染土壤的微生物修复技术及其应用，提出了今后微生物修复研究的工作重点，强调了污染物降解基因的发掘和微生物复合修复技术开发的重要性。 标签：土壤污染微生物筛选微生物修复 1简介 我国土壤污染总体形势不容乐观，局部地区污染严重，目前至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染，约占全国耕地的10%以上，每年因重金属污染的粮食就达到1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元人民币[1]。与大气、水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释，所以土壤污染的治理尤为重要，土壤的环境修复技术也应运而生。 80年代以前，土壤的环境修复主要侧重于研究物理、化学修复理论与技术，80年代后微生物修复受到高度重视。微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速分解污染物，修复被污染的土壤。微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而在土壤的环境修复上具有巨大的发展潜力。 2土壤修复的微生物筛选与降解研究 我国土壤污染类型中，重金属污染和有机物污染所占比重较大。自然界中存在能够对重金属或有机物进行降解的菌种和微生物，这些微生物大多存在于被相应污染物污染的土壤表层。因此，人们一般以污染土壤为对象，从中筛选相应的降解菌。 为了获得高效镉吸附微生物，刘标等[2]从重金属污染土壤中分离筛选出4株耐镉能力较强的细菌菌株2-1、2-2、4-1、7-1，其中菌株4-1的镉吸附效果最好，并研究分析了其他常见重金属离子对菌株4-1生长的影响，结果显示培养液中加入Zn2+、Cu2+对菌株生长无明显影响，但加入100mg/L Pb2+会抑制其生长。李明顺等[3]研究了微生物对锑的代谢机制，一方面微生物能够利用体内的蛋白如ArsB转运蛋白将锑外排，另一方面微生物能够对锑进行氧化，将毒性较强的Sb（Ⅲ）转化为毒性相对较弱的Sb（Ⅴ）。 为了得到高效的石油降解菌，汪杰等[4]以柴油为培养基的唯一碳源，从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化得到3株高效的石油烃降解菌，用这3株菌进行污染土壤的修复试验，污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右，为自然情况下的1/4左右。姜肸等[5]以南海