粉煤灰制备土壤重金属稳定剂编制说明

中关村众信土壤修复产业技术创新联盟

标准编制说明

标准名称：粉煤灰制备土壤重金属稳定剂及应用技术规程

主要起草单位：中国矿业大学（北京）

编制说明的内容包括：

一、工作简况；

包括任务来源、协作单位、中关村众信土壤修复产业技

术创新联盟团体标准（以下简称：土盟团体标准）主要起草

人及其所做的工作等；

1.1任务来源

土壤重金属污染是各国普遍面临的环境问题，在全球1000多万个受污染场

地中，有50%以上场地受重金属污染。土壤重金属污染具有毒性强、残留久、隐

蔽性强等特点，对人类健康以及生态环境均造成严重危害。重金属污染土壤修复

技术中固化/稳定化应用较为广泛，作为一种治理土壤重金属污染的修复技术，

它可以有效改良土壤并降低土壤重金属的迁移。因此，探究各稳定剂之间的复配

使用及安全长效性应用效果对高效的新型稳定剂的研发尤为重要。

粉煤灰是燃煤火电厂产生的主要工业固体废弃物，排放量高但利用率低，长

期堆放造成了土地资源浪费和有毒有害物质迁移等环境污染。据中华人民共和国

国家发展和改革委员会对国家综合资源利用的统计，我国粉煤灰2019年综合利

用率为74.7%，急需由目前的“低效、低值、分散利用”向“高效、高值、规模化

利用”转化。我国粉煤灰多用于生产建材工业、农业领域，在污染土壤治理方面

的应用存在较大的发展空间。粉煤灰含有丰富微量元素与营养元素，具有pH高、

孔隙与粒度丰富等特点，具有较大的比表面积和表面活性基团，对污染物具有较

强的吸附能力，可用于重金属污染土壤的修复。

目前利用粉煤灰制备土壤稳定化剂已有少许研究但尚未形成相关的规范标

准，方法和手段没有形成统一的标准和评价体系。因此，亟需在现有研究基础上，

制定合理的规范，促进该类产业的发展。基于目前我国粉煤灰利用现状，开展粉

煤灰制备土壤稳定化剂的研究和技术规范编制具有重要的现实意义，该项工作可

以为粉煤灰作为改良剂修复重金属污染土壤提供经验。因此，编制《粉煤灰制备

土壤重金属稳定剂及应用技术规程》具有实际应用价值。

1.2协作单位

1

《粉煤灰制备土壤重金属稳定剂及应用技术规程》团体标准由中国矿业大学

（北京）提出，由中关村众信土壤修复产业技术创新联盟立项，由中国矿业大学

（北京）、森特士兴环保科技有限公司、矿冶科技集团有限公司、北京建筑材料

科学研究总院、北京建工环境修复股份有限公司、山西农业大学、生态环境部土

壤与农业农村生态环境监管技术中心、生态环境部对外合作与交流中心、中国环

境科学研究院、北京中铁装饰工程有限公司合作起草。

1.3主要起草人

本文件由马妍为主的起草小组共同起草。本文件主要起草人：马妍、黄占斌、

张大定、范书凯、王图强、刘鹏、郜春花、杨宾、彭政、马福俊、陈继云、袁瑞

青、尚秀芳、吴淑敏、覃晴、朱汉青、厉萌萌、徐向阳。

二、工作主要过程；

在接到中关村众信土壤修复产业技术创新联盟下达的《粉煤灰制备土壤重金

属稳定剂及应用技术规程》团体标准编制计划后，由中国矿业大学（北京）、森

特士兴环保科技有限公司、矿冶科技集团有限公司、北京建筑材料科学研究总院、

北京建工环境修复股份有限公司、山西农业大学、生态环境部土壤与农业农村生

态环境监管技术中心、生态环境部对外合作与交流中心、中国环境科学研究院、

北京中铁装饰工程有限公司抽调专业技术人员组成了《粉煤灰制备土壤重金属稳

定剂及应用技术规程》标准起草组，开展本文件制定的各项工作，并召开会议征

求意见，就标准制定、试验方法等技术内容进行研讨，具体工作过程如下：

2022年6月，向标委会提交了本项目联络人信息（姓名、电话/手机、邮箱），

项目立项申请。

2022年6月，中关村众信土壤修复产业技术创新联盟确认项目立项。

2022年9月，土盟团标委员会组织专家进行立项评审。

2022年10月，标准起草组提交了本文件起草工作方案（电子版）。

2022年11月，标准起草组完成了标准初稿。

2023年2月，标准起草组对标准初稿内容进行反复修改，形成标准征求意见

稿的初稿，发送评审专家组进行小范围的意见征询。

2023年4月，对征询的意见进行汇总，并对该标准征求意见稿修订完善。

专家意见及修订结果如下表所示：

2

序号章条号修改意见与建议理由修订结果

1封皮增加国际及国内标准分类号标准规范性要求请示土盟单位决定

题目不够精简和准已修改，现题目为“粉

名称改为《粉煤灰制备土壤稳定化剂及

确，重金属概念也较煤灰制备土壤重金属

2封皮应用技术规程》，“重金属钝化”具体放

大，而实际试验没有稳定剂及应用技术规

到适用范围中，并精准表述

对所有重金属进行程”

通过查询并确定“技术

校准名称的翻译，“技术规程”通常是规程”的翻译为

3封皮标准规范性要求

“Codeofpractice”Technical

specifications

题目中不提到，但在术

4封皮生物炭是否要放入题目？标准规范性要求语和定义中有给出定

义

确定为技术规程，相应

中英文标题翻译有问题，技术规程？技

5封皮标准规范性要求翻译为Technical

术规范？

specifications

题目点出，具体重金属

重金属是否要在题目点出？或者放适

6封皮标准规范性要求种类为阳离子型重金

用范围？

属，在文本中有所体现

已修改，现题目为“粉

题目改为土壤修复，具体污染物在适用煤灰制备土壤重金属

7封皮标准规范性要求

范围写稳定剂及应用技术规

程”

8目录“1适用范围”改为“1范围”标准规范性要求已修改

“本标准由中关村众信土壤修复产业技

术创新联盟提出并归口管理。”改为“本

9前言标准规范性要求已修改

标准由中关村众信土壤修复产业技术

创新联盟提出并归口。”

3

“本文件主要起草单位”改为“本文件起

10前言标准规范性要求已修改

草单位”

11前言“本标准”都改为“本文件”标准规范性要求已修改

“本文件界定了粉煤灰土壤重金属稳定

化剂的术语和定义，规定了粉煤灰土壤

重金属稳定化剂的要求、检验规则、包

装、运输和储存，描述了粉煤灰土壤重

12范围标准规范性要求已修改

金属稳定化剂的使用方法。”改为“本文

件规定了粉煤灰土壤重金属稳定化剂

的制备流程、要求、检验规则及其使用

方法。”

“本文件适用于以粉煤灰与农业废弃生

已修改，之前的适用范

物质为主要原料，通过碱熔改性制成土

围表述有误，现改为

13范围壤重金属稳定化材料，可应用于各种固标准规范性要求

“本文件适用于重金属

废堆场重金属污染修复。”改为“本文件

污染的工业用地治理。”

适用于各种固废堆场重金属污染修复。”

14范围建议前半句把“相关术语和定义”删掉标准规范性要求已删除

之前的表述有误，现修

15范围对固废堆场的表述，需要再细化一下标准规范性要求改为重金属污染的工

业用地

规范性

列出的“GB36600”未引用，其余按规范

16引用文标准规范性要求已修改

排序

件

规范性

规范引用文件需要10-15个，粉煤灰的已补充，现有12个规

17引用文标准规范性要求

用量范围，相关标准范引用文件

件

术语和团标中粉煤灰的定义要统一，包括英文参考欧洲标准EN450，

18标准规范性要求

定义翻译统一定义为：粉煤燃烧

4

过程中产生的主要由

球形玻璃质颗粒组成

的细颗粒粉末

明确生物炭为热解生

术语和要明确生物炭是什么生物炭，热解生物物炭，并在术语和定义

19标准规范性要求

定义炭？水热炭？中给出生物炭、热解的

定义

术语和

20术语和定义中英文之间不加冒号标准规范性要求已修改

定义

已修改，修改后的第4

制备文本中更多体现制备流程工艺，细化如本标准的核心内容，

21章讲述了制备工艺，第

流程何应用，增强标准的指导性应该详细阐述

8章说明了施用方式

根据表征分析数据算

出密度范围为15-200

理化稳定剂的密度要补充，粒度80%写错g/cm3，粒度的表述指

22标准规范性要求

指标了，理化指标还应说清楚粉煤灰含量的是1.5nm-15nm的

粒级占全部粒级的

80%

理化表中首行“指标”改为“限值”或“指标要

23标准规范性要求已修改

指标求”，其余同

检测参考其他标准，该点说

246.2-6.5之间，标准说明标准规范性要求

方法明引用的标准即可

检验7.1出现悬置段“产品检验分为出厂检

25标准规范性要求已修改，取消悬置设置

规则验和型式检验”

检验

267.1.2建议采用列项表述标准规范性要求已修改

规则

检验7.4“不符合本文件要求”如可以明确，建

27标准规范性要求已修改

规则议明确改为“第4章要求”，下同

5

应用技

28范围第一章和第七章不统一，像农用地标准规范性要求已修改

术规范

需包含修改后第5章

测定的全部指标（外

应用技观、密度、粒度、水分、

29出厂检验要包含哪些理化指标标准规范性要求

术规范pH值、碳含量、灰分、

挥发分、固定碳、表征

分析结果）

标志、包

装、运输不是技术规程类标准

30删除已删除

和的主要内容

贮存

无参考文献，终结线已

31最后如有参考文献请补充，补充标准终结线标准规范性要求

补充

三、确定土盟团体标准主要技术内容（如技术指标、参

数、公式、性能要求、实验方法、检验规则等）的论据（包

括试验、统计数据）；

3.1范围

本文件规定了粉煤灰制备土壤重金属稳定剂的制备方法与具体流程、要求、

检验规则及其使用方法。

本文件适用于重金属污染的工业用地治理。

3.2规范性引用文件

外观形貌在自然光照下用目视法检测。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中密度的测定按照NY/T3672-2020的规

定执行。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中粒度的测定按照GB/T24891-2010的规

定执行。

6

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中水分含量的测定按照GB/T8577-2010

的规定执行。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中pH值的测定按照GB/T18877-2009的

规定执行。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中生物炭含量（以碳计）的测定按照

DB21/T2398-2015的规定执行。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中汞、砷、镉、铅、铬含量的测定按照

GB/T23349-2020的规定执行。

确定粉煤灰制备土壤重金属稳定剂中灰分、挥发分含量的测定按照GB/T

2011-1991的规定执行。

3.3术语和定义

本文件共有6个术语和定义。具体如下：

（1）粉煤灰coalflyash

粉煤燃烧过程中产生的主要由球形玻璃质颗粒组成的细颗粒粉末。

（2）生物炭biochar

生物质在缺氧或有限氧气供应条件下，在相对较低温度下（<700℃）热解

得到的富碳产物。

（3）阳离子型重金属cationicheavymetals

重金属存在形态呈现为阳离子，如Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等。

（4）土壤重金属稳定剂soilheavymetalstabilizer

使重金属附着在其表面或形成难溶性的沉淀物，降低重金属在土壤中的迁移

性和生物有效性，减少重金属对地下水体和植物的毒害作用，从而达到修复土壤

目的的药剂。

（5）碱熔融改性alkalimeltmodification

将固体颗粒态氢氧化钠与被改性物质以一定的质量比均匀混合并在设置温

度下焙烧的过程。

（6）热解pyrolysis

物质仅借助于热而发生的化学变化称为热解。

3.4技术指标确定依据

通过对现行的土壤重金属稳定剂企业标准和团体标准的主要技术指标要求，

7

涉及水分、pH、生物炭碳含量、铅吸附量和粒度，以及限制指标汞、砷、铅、

镉、铬，综合各指标和收集的样品进行相关数据的检测，本文件在参考现行标准

的基础上确定产品技术和限制指标。

《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》（2021）提出粉煤灰

的综合利用率达到78%。《粉煤灰综合利用管理办法》进一步界定了粉煤灰和粉

煤灰综合利用的概念，鼓励对粉煤灰进行高附加值和大掺量利用。

粉煤灰具有良好的物理化学性质，可作农业肥料和土壤改良剂。因为粉煤灰

中含有大量水溶性Si/Ca/Mg/P等农作物所必需的营养元素，能广泛应用于改

造粘土、生土、酸性土和盐碱土。本文件稳定剂水分、密度、粒度、pH、灰分

及挥发分的测定分别参照NY/T3672-2020、GB/T8577-2010、GB/T24891-2010、

GB/T18877-2009、GB/T2011-1991规定。

本文件生物炭碳含量的测定参照元素分析仪法规定执行。

对于重金属污染土壤，本文件选用重金属污染土壤中较为常见的铅作为材料

所需吸附元素。通过吸附试验确定稳定剂对铅的吸附量，并参照《肥料中砷、镉、

铬、铅、汞含量的测定》（GB/T23349-2020）中的试验方法。

四、主要试验（验证）的分析；

4.1稳定剂对水中Pb2+吸附效果研究

4.1.1试验目的

为评价粉煤灰制备土壤重金属稳定剂在水相中对Pb2+的吸附效果，为产品后

续在土壤中的应用提供科学依据。

4.1.2试验材料

将一定量粉煤灰（FA）与氢氧化钠按1:1.5质量比均匀混合后，焙烧制得

碱熔粉煤灰（AFFA），将AFFA与生物质按一定比例热解制得对重金属具有稳定

化效果的材料（AFFA/BC）。

4.1.3试验内容

（1）AFFA/BC吸附性能实验

制备Pb(NO3)2储备液，浓度为1000mg/L。使用去离子水分别将其稀释成5、

10、20、50、100mg/L的Pb2+溶液，备用。

①初始溶液pH

8

2+

使用30%HNO3与NaOH溶液（1:1）调节Pb溶液至不同pH（3、4、5、

6左右）。称取1.0g/LAFFA/BC于塑料离心管中，加入50mL不同pH的Pb2+溶

液（20mg/L），混合均匀，恒温振荡24h（25℃，160r/min）。静置取上清液过

0.45μm水系滤膜，滴加浓硝酸使其pH<2，使用电感耦合等离子体原子发射光

谱法（ICP-AES）测定滤液中Pb2+浓度，下同。

②吸附剂投加量

2+

取一定量20mg/L的Pb溶液于广口瓶中，用30%HNO3与NaOH溶液（1:1）

调节Pb2+溶液初始pH值至5左右。分别称取0.8、1.0、1.6、2.0、2.4g/L的AFFA/BC

于塑料离心管中，加入50mLPb2+溶液，混合均匀，恒温振荡24h（25℃，160r/min）。

静置过膜，用ICP-AES测定滤液中Pb2+浓度。

③初始浓度

2+

取浓度为5、10、20、50、100mg/L的Pb溶液，使用HNO3与NaOH调节

其初始pH值至5左右。在100mL塑料离心管中添加1.0g/L的AFFA/BC，分别

加入不同初始浓度的Pb2+溶液，混合均匀，混合物置于恒温振荡箱中持续振荡

24h（25℃，160r/min）。静置过膜，用ICP-AES测定滤液中Pb2+浓度。

（2）吸附动力学实验方法

称取1.0g/L的AFFA/BC于塑料离心管中，加入50mL浓度为20mg/L的

Pb2+溶液（pH≈5），于振荡培养箱中恒温（25℃）吸附5、10、20、30、60、120、

180、240、360、480、720、1440min，静置过膜，用ICP-AES测定滤液中Pb2+

浓度。绘制AFFA/BC去除Pb2+的散点图，使用准一级、准二级动力学吸附模型和

颗粒内扩散模型进行拟合。

（3）等温吸附实验方法

取5、10、20、50、100mg/L的Pb2+溶液，调节其pH值为5左右，分别称

取1.0g/L的AFFA/BC，置于100mL锥形瓶中，添加50mL不同浓度Pb2+溶液，

置于恒温振荡培养箱中吸附24h，将混合物取出，静置、过膜，用ICP-AES测

定滤液中Pb2+浓度。绘制AFFA/BC去除Pb2+的散点图，使用Langmuir和

Freundlich等温吸附模型进行拟合。

4.1.4试验结果与分析

（1）不同pH、Pb2+初始浓度、材料投加量下AFFA/BC对Pb2+的吸附性能

9

图1溶液初始pH对BC和AFFA/BC吸附Pb2+容量（a）的影响与吸附后溶液pH变化（b）、不

同投加量（c）/初始浓度（d）下AFFA/BC对Pb2+的吸附

在AFFA/BC投加量为0.05g，Pb2+初始浓度为20mg/L吸附时间24h下，

pH对AFFA/BC吸附Pb2+性能的影响见图1a和图1b。AFFA/BC对Pb2+吸附量随

pH增加均呈略微减少趋势，其吸附量普遍高于22mg/g。其中，AFFA200/BC-NA

在pH为3左右时Pb2+吸附能力最强，达到23.26mg/g。

图1c显示了不同投加剂量时Pb2+去除率与材料吸附量的变化曲线。各投加量

（0.8~2.4g/L）下AFFA/BC对Pb2+的去除率均比原生物炭高，且保持在95%以上，

一方面由于AFFA/BC本身呈碱性，可以与Pb2+形成沉淀；另一方面材料表面负载

有Na+，可以通过阳离子交换反应实现水相中Pb2+的吸附。投加量从0.8g/L增加

到1.6g/L时，3种AFFA/BC（AFFA200/BC、AFFA200/BC-NA和AFFA600/BC）的去

除率增加2%以上，且吸附量达到22mg/g，证明其对水相中Pb2+吸附能力稍有增

强，这与其发达的孔隙结构、表面官能团和Pb2+吸附位点增多都有关。另外3种

AFFA/BC的Pb2+去除率和平衡吸附量几乎不受投加量的影响，分别保持在98%和

22mg/g以上。综合考虑材料的Pb2+吸附能力与经济效益，选择投加量为1.0g/L

最为适宜。

10

吸附在吸附剂上的Pb2+含量呈非线性增加，如图1d所示。Pb2+初始质量浓

度从5增加至20mg/L时，AFFA/BC的去除率呈现上升趋势，在20mg/L时，

Pb2+的去除率和吸附量分别为97.34~98.71%和22.03~22.34mg/g；从20增加至

50mg/L时，AFFA/BC的Pb2+去除率基本保持不变或略微下降；质量浓度从50

2+2+

增至100mg/L时，AFFA200/BC的Pb去除率基本保持不变，AFFA600/BC的Pb

去除率仅下降2.14%，与材料的碱性较强有很大关系。

（2）AFFA/BC对Pb2+的吸附机制

①吸附动力学

吸附数据采用准一级（PFO）、准二级（PSO）、颗粒内扩散（IPD）模型建

模，如图2b-c所示。准二级动力学模型的相关系数R2值更高（表1），其比准

一级动力学模型更准确地描述了吸附数据，因此，Pb2+在AFFA/BC上的吸附可

能涉及多种吸附机制。颗粒内扩散模型得到的C常数均不趋近于零（表1），说

明颗粒内扩散不是吸附Pb2+的唯一速率控制步骤，而是由多个步骤（表面扩散和

内扩散）控制的。

图2（a）接触时间对Pb2+吸附、AFFA/BC去除Pb2+的影响（b）准一级动力学模型、（c）准

二级动力学模型、（d）颗粒内扩散曲线（实验条件：Pb2+初始浓度为20mg/L；生物炭用量

为1.0g/L；溶液初始pH值为6；温度为25℃）

11

②等温吸附特性

使用Langmuir模型和Freundlich模型对298K下的Pb2+吸附数据进行拟合，

结果如图3a和b所示。Langmuir模型对AFFA/BC吸附数据的拟合效果比

Freundlich模型更好，拟合系数R2在0.73~0.99之间，说明AFFA/BC对Pb2+的

吸附近似于单分子层化学吸附。

12

表1BC和AFFA/BC吸附Pb2+的动力学参数

Intra-particlediffusion

Pseudo-first-ordermodelPseudo-second-ordermodel

model

Samplek1k2k1dk2dk3d

qe,expqe,calqe,cal

-12-12-12-12-12

(minR(g·mgR(g·mgC1R(g·mgC2R(g·mgC3R

(mg·g-1)(mg·g-1)(mg·g-1)

)·min-1)·min-1/2)·min-1/2)·min-1/2)

BC20.890.2221.340.860.0221.920.981.6711.800.930.0920.580.670.0221.090.43

AFFA200/BC22.240.1119.390.490.0120.460.780.5311.350.610.3914.160.970.0719.700.89

AFFA200/BC-NA22.340.0721.000.850.0122.010.961.775.890.980.3216.610.890.0221.350.50

AFFA200/BC-DW22.270.2822.040.840.0322.500.981.2914.780.930.0122.220.60-0.00322.390.71

AFFA600/BC22.030.2219.990.400.0220.840.760.4514.270.960.1618.410.470.0520.280.85

AFFA600/BC-NA22.290.5721.800.350.1121.990.690.1420.440.600.1120.560.960.0022.140.18

AFFA600/BC-DW22.330.3222.220.940.0422.560.971.1216.300.84-0.00222.420.25-0.00222.410.61

13

RL是Langmuir吸附等温线的一个参数，它也决定了吸附与所选吸附质-吸附

剂体系的一致性。根据RL-C0曲线图（图3c），所有的AFFA/BC的RL<1，表明

2+

Pb在材料上的吸附及其有利，AFFA600/BC-NA的RL值几乎为0，说明其吸附具

有不可逆性。

选取Langmuir吸附模型拟合较好的AFFA200/BC-NA，研究反应温度（298、

308、318K）对其吸附Pb2+性能的影响，结果在图3d中给出。随温度升高，

AFFA200/BC-NA在不同初始浓度C0下的平衡吸附量是减少的。

图3FA与6种AFFA/BC对Pb2+的（a）Langmuir吸附等温线（b）Freundlich吸附等温线；

（c）AFFA/BC对Pb2+吸附性能的影响；（d）温度对Pb2+吸附性能的影响。（实验条件：Pb2+

初始浓度为20mg/L；材料用量为0.5g/L；溶液初始pH为6；温度为25℃）

4.2稳定剂对土壤中铅稳定化效果研究

4.2.1试验目的

为评价粉煤灰制备土壤重金属稳定剂对土壤中重金属的稳定化效果，为产品

后续推广提供科学依据，特安排如下土壤培养试验。

4.2.2试验材料

将一定量粉煤灰（FA）与氢氧化钠按1:1.5质量比均匀混合后，350℃焙烧

14

制得碱熔粉煤灰（AFFA），将AFFA与生物质按一定比例热解制得对土壤重金属

具有稳定化效果的材料（AB）。

4.2.3试验内容

（1）土培试验

稳定化实验在塑料盒中进行，将AB分别与80g土壤以0%、1%、2%、5%

（w/w）的比例充分混合，添加一定量蒸馏水以保持最大持水量的70%，所有土

样静置存放于恒温恒湿培养箱中，培养56天，期间每隔一周按称重法补充水分，

在各养护时间点（0、7、14、28、56天）取样。取出的土样自然风干，分别研

磨过2mm筛，用于后续测试，每个处理另有2个平行样。

（2）老化试验

模拟干湿交替过程：土壤稳定化修复12天后，重新添加去离子水使含水率

达到55%，保证土壤被淹没，盖上带孔的盖子，避光培养12小时后将容器于40℃

烘箱中干燥12小时，之后重新添加去离子水使含水率恢复到初始状态，即为一

次干湿交替过程。

模拟冻融循环过程：土壤稳定化修复12天后，重新添加去离子水使含水率

达到55%，保证土壤被淹没，盖上带孔的盖子，置于-20℃条件下冰冻12h后避

光培养12h，之后重新添加去离子水使含水率恢复到初始状态，即为一次冻融循

环过程。

实验对所有处理土壤分别进行2、4、6、8、10和12轮干湿交替或冻融循环，

在相应循环次数结束后，将土壤自然风干，取出适量土壤样品研磨过2mm筛，

装入样品袋中放入冰箱备用，用于测试土壤理化性质变化及评估修复效果，并采

用土壤毒性浸出实验提取样品中的重金属，利用ICP-MS对滤液中重金属含量进

行分析，所有处理均设置3个平行。

4.2.4试验结果与分析

（1）AB对土壤Pb的影响

①对土壤Pb含量的影响

AB修复0、7、14、28和56天后对土壤Pb含量的影响如图4所示。不同

温度相同秸灰比（10:1）下制备的AB，当投加量为1%、2%、5%时，土壤Pb

浸出分别降低31.8%、22.7%、26.4%。对于同一温度（500℃），不同秸灰比（10:

1、10:2和10:5）下制备的AB，当投加量1%时，Pb有效态含量从低到高具体

15

表现为：AB500-2<AB500-1<AB500-5，且AB500-2土壤Pb有效态降低8.6%；

当投加量为2%时，Pb有效态含量从低到高具体表现为：AB500-2<AB500-1<

AB500-5，且AB500-2土壤Pb有效态降低8.3%；当投加量为5%时，Pb有效态

含量从低到高具体表现为：AB500-1<AB500-2<AB500-5，且AB500-1土壤Pb

有效态降低23.1%。总的来说，热解温度为500℃，秸灰比范围10:1-2制备的

稳定剂对重金属稳定化效果更佳。

图4AB对土壤中Pb毒性浸出的影响（图a-c1%AB投加量在0、7、14、28和56天后对土

壤Pb含量的影响；图d-f2%AB投加量在0、7、14、28和56天后对土壤Pb含量的影响；

图g-i5%AB投加量在0、7、14、28和56天后对土壤Pb含量的影响）

③对土壤Pb赋存形态的影响

AB对土壤重金属Pb赋存形态的影响如图5所示。随着培养时间的进行，

16

AB对Pb有一定的稳定化能力，其中酸可提取态和可还原态Pb含量降低，可氧

化态Pb含量变化不明显，残渣态Pb含量升高。相同的土壤培养时间内，不同

施用量处理下，残渣态Pb含量均逐渐上升，其转变形式主要为酸提取态Pb向

残渣态Pb转变，且随着AB施用量增加，土壤中Pb的有效性逐渐降低。当土壤

培养时间为56天，土壤中不同形态Pb含量大小顺序表现为：残渣态>可氧化态>

酸提取态>可还原态。当施用量为1%、2%、5%时，残渣态Pb含量分别增加了

1-13%、5-13%、8-12%。不同温度相同秸灰比（10:1）下制备的AB，500℃制

备材料效果更好；对于同一温度（500℃），不同的秸灰比（10:1，10:2，10:5）

条件下制备的材料处理的土壤，秸灰比为10:1效果更好。

17

图5BC和AB（1%、2%和5%）在不同培养时间（28/56d）下土壤中铅组分的变化

（F4为酸提取态；F3为可还原态；F2为可氧化态；F1为残渣态）

（2）加速老化条件下AB对土壤中Pb的影响

①对土壤Pb毒性浸出浓度的影响

重金属Pb的土壤毒性浸出浓度随土壤干湿循环和冻融循环的过程而呈不同

的变化趋势（图6）。在干湿交替条件下，AB修复后Pb的浸出浓度由443.78-539.27

μg/L逐渐升高到583.53-821.80μg/L，在12轮后，Pb的浸出浓度增加了48.9-58.1%

（图6a）。Pb在土壤中的毒性浸出浓度随着干湿交替轮次增加而增加。而随着循

环的进行，铅的毒性浸出浓度的增加速率逐渐降至零。

随着冻融循环的进行，Pb的毒性浸出浓度逐渐降低（图6b）。BC修复土壤

后，经2、4、6、8、10和12轮后，土壤毒性浸出Pb浓度由391.81-611.05μg/L

分别降低至140.34-356.37μg/L。当冻融循环次数的增加，Pb的毒性浸出浓度逐

渐下降，到12轮时，Pb的毒性浸出浓度降低了41.7-64.2%，其中AFFA/BC-2

对土壤中Pb的修复效果最好。

18

图6干湿交替对BC和AB修复的土壤中Pb浸出毒性的影响(a)；冻融循环对BC和AB修复

的土壤中Pb浸出毒性的影响(b)

②对土壤Pb赋存形态的影响

随着干湿循环与冻融循环的进行，AB对Pb有一定的钝化固定能力。其中

酸可提取态Pb略有降低，可还原态Pb含量降低，可氧化态Pb和残渣态Pb含

量升高，如图7所示。

图7AB修复12循环后土壤重金属Pb提取态的变化（a：干湿循环、b：冻融循环；F4为酸

提取态、F3为可还原态、F2为可氧化态、F1为残渣态）

4.3结论

（1）稳定剂可以有效吸附水相中的Pb2+，各pH下对Pb2+吸附量高于22mg/g，

19

当Pb2+溶液初始浓度低于20mg/L时，随浓度、投加量增加，稳定剂对Pb2+的去

除率与平衡吸附量呈现上升趋势。

（2）稳定剂可有效提高土壤中铅的稳定化效果，使土壤中铅的残渣态含量

增加，酸可提取态减少，降低了铅的可迁移性。其中，热解温度为500℃，秸灰

比范围为10:1-2制备的稳定剂对重金属有更好的稳定化效果。

（3）经冻融循环处理后，土壤中Pb的毒性浸出浓度逐渐降低，且在冻融循

环前期Pb的浸出浓度降低速率快，其中秸灰比为10:2的材料对Pb污染土壤修

复效果最好，且随着冻融循环次数的增加，对Pb污染土壤修复效果更加明显。

五、采用国际标准的程度及水平的简要说明（适用时）

无

六、与现行的法律、法规及国家标准、行业标准的关系

目前我国未见关于粉煤灰制备土壤重金属稳定剂的国家标准或行业标准。本

文件完全符合国家法律、法规的规定和强制性标准的要求。不存在任何与现行法

律法规相违背之处。

七、重大分歧意见的解决过程、依据和结果（适用时）

本文件的编写过程无重大分歧。

八、贯彻土盟团体标准的要求和措施建议（包括组织措

施、技术措施、过渡办法等内容）

无

九、标准发行范围和数量的建议

本文件适用于粉煤灰为原料通过使用氢氧化钠碱熔改性按一定比例混合加

生物质炭化后制得的对土壤重金属具有稳定化效果的材料。

十、其它应予说明的事项

无

20

目录

一、工作简况.................................................................1

1.1任务来源..............................................................1

1.2协作单位..............................................................1

1.3主要起草人............................................................2

二、工作主要过程.............................................................2

三、确定土盟团体标准主要技术内容的论据.......................................6

3.1适用范围..............................................................6

3.2规范性引用文件........................................................6

3.3术语和定义............................................................7

3.4技术指标确定依据......................................................7

四、主要试验（验证）的分析...................................................8

4.1稳定剂对水中Pb2+吸附效果研究...........................................8

4.1.1试验目的..........................................................8

4.1.2试验材料..........................................................8

4.1.3试验内容..........................................................8

4.1.4试验结果与分析....................................................9

4.2稳定剂对土壤中铅稳定化效果研究.......................................14

4.2.1试验目的.........................................................14

4.2.2试验材料.........................................................14

4.2.3试验内容.........................................................15

4.2.4试验结果与分析...................................................15

4.3结论.................................................................19

五、采用国际标准的程度及水平的简要说明......................................20

六、与现行的法律、法规及国家标准、行业标准的关系.....