土壤修复(含矿山修复)的技术与产业概述

土壤修复（含矿山修复）的技术与产业概述土壤不仅是农业生产的基础，还是自然生态系统的基础土壤质量决定了农产品的产量、质量、安全性，同时还制约着陆地生态环境的质量1、大气环境2、水环境3、土壤环境重新认识土壤：商机：农业+环保产业万物生于土！万物归于土！人类活动三大污染工业污染农业污染生活污染土壤是环境污染中最大的“源”最大的“汇”最大的“净化器”2018年：土壤污染防治法1988年：大气污染防治法2008年：水污染防治法难度大：技术难、不成熟周期长：产业稳定成本高：市场大特殊性：土地权属土地财政

水土一家动静土壤修复项目的工作流程：立项—详细调查（含检测和监测）—初步技术方案—可行性论证—技术试验—最终实施方案—组织实施/监理—项目验收—后续维护/开发利用土壤修复项目的两项主要内容：1）工程修复：土地整理，道路水渠等2）土壤修复：基本功能改善+具体修复内容矿山修复项目的三项主要内容：1）工程修复：安全隐患2）尾矿处置：资源化利用？回填？绿色安全堆存？2）土壤修复，绿化植生，旅游休闲国家《土地管理法》将土地利用分为三大类建设用地：厂矿、城镇、交通等——农用地：农田、林草地等——改良未利用地：沙漠、盐碱地等—开发整理农用地建设用地农用地：污染物含量、污染物包容隔阻和净化能力、农业生产能力（生态系统）建设用地：污染物含量、污染物包容隔阻和净化能力、工程力学性能（物理系统）污染源被污染？矿山，场地，污染源矿山周边耕地被污染土壤三问：土壤是怎么来的？土壤由什么组成？土壤有何基本功能？三个代表硅酸盐岩石土壤植物1、土壤是怎么来的？——是由矿物岩石风化而来的物理风化：破碎疏松化学风化：矿质元素活化生物风化：微生物分解土壤修复改良的三大途径矿物质技术有机质技术微生物技术土壤有机质1

～5%土壤矿物质

90%3、土壤固体由什么组成？矿物质、有机质、生物质理想土壤的成分体积比例土壤固体孔隙土壤微生物1～3%矿物肥有机肥生物肥矿物质土壤调理剂有机质土壤调理剂生物质土壤调理剂矿物质-有机质-微生物复合型土壤调理剂土壤修复改良与生态农业的技术方案以土壤的方式去修复土壤硅酸盐岩石土壤植物3、土壤有何功能？土壤有三大基本功能：1）养分功能：土壤向植物生长提供基本的矿物质元素养分和有机养分——土壤的自然肥力2）结构功能：土壤特殊的团粒结构保证植物生长，特殊的土力学特征支撑地面建筑物3）环境生态功能：土壤提供植物生长必需的生态系统和环境条件,包括pH值、阳离子交换容量、有机污染、重金属污染、微生物群落、酶活性等，元素活化所有的土壤修复调理都是围绕土壤的这三大功能展开的建设用地=场地农用地1、概述：土壤及其修复改良2、场地污染土壤修复/建设用地——依然是建设用地，不种庄稼，是一个物理化学系统3、农用地土壤修复改良/耕地+未利用地——要种庄稼，是一个生态系统4、矿山修复简述5、案例讨论——技术组合=综合解决方案6、藏格控股/博川集团的优势和目前布局报告提纲2014年底，针对场地污染收集了国内外：固化/稳定化、化学氧化、热脱附等15种成熟实用的土壤修复技术但针对农田土壤污染则尚无成熟的推荐技术。2014年开始在湖南等地试验示范，目前正在不断总结原位异位只能原位修复场地概念模型（污染源！）地下水面1、物理修复技术1）热力学修复：加热分解并分离有机污染物，如热解吸、高温焚烧2）电动力学3）填埋法、隔离法2、化学修复技术1）化学淋洗并分离2）氧化还原3）原位固定钝化3、生物修复技术1）微生物催化原位降解有机污染物，包括堆肥法2）植物修复：植物富集提取分离4、联合修复技术污染场地土壤修复方案编制大纲1总论

1.1任务由来

1.2编制依据

1.3编制内容2场地问题识别

2.1所在区域概况

2.2场地基本信息

2.3场地环境特征

2.4场地污染特征

2.5场地污染风险3场地修复模式

3.1场地修复总体思路

3.2场地修复范围

3.3场地修复目标4修复技术筛选

4.1土壤修复技术简述

4.2土壤修复技术可行性评估5修复方案设计

5.1修复技术路线

5.2修复技术工艺参数

5.3修复工程量估算

5.4修复工程费用估算

5.5修复方案必选6环境管理计划

6.1修复工程监理

6.2二次污染防范

6.3工程验收监测

6.4环境应急方案7修复工程设计8成本效益分析

8.1修复费用

8.2环境效益、经济效益、社会效益9结论

9.1可行性研究结论

9.2问题和建议修复技术可行性评估的三大内容案例1案例1中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院新资源研发中心刘建成、刘善科、盛学斌、叶大年、李东明、吴海军、王秀兰、李禾、齐鑫等2018.06.土壤修复的固化/稳定化技术与热脱附技术有机化工污染主要重金属污染

热脱附技术是指通过直接或间接的热交换，使土壤中的有机污染物挥发分离，进入气体处理系统的过程。热脱附主要包含两个基本过程：一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离;二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。

严格地讲，热脱附是“三高”技术（高耗能、高污染、高成本），无差别地使用外来热能，加热土和土中的水，忽视了污染物迁移转化的差异和自身可利用的一切优势。——中环循（北京）环境技术中心董事总经理龚宇阳异位热脱附详细工艺流程图美国：原位热脱附现场原位热脱附有机污染土壤最新处理工艺

——原场异位氧化（湿法）修复技术新一代替代技术污染土净土外运一搅二搅雾化器絮凝反应器泥水分离循环水修复药剂絮凝剂絮凝剂污染土壤处理工艺流程原场异位氧化修复是指将有机污染土壤挖掘出来，就在原场地的指定区域，采用机械方式将修复药剂（氧化剂）与污染土壤拌合，通过药剂的氧化作用将污染物去除。一、工艺简介：已经有成套装置可分为干法和湿法比较项普通干法湿法处理工艺流程污土开挖→调节水分（1d）→养护（2d）→筛分破碎→加药反应→养护(7d)（总流程耗时10d以上，分批进行）污土开挖→加药强制搅拌(20min)→二次加药搅拌(30min)→雾化(10min)→脱水（总流程耗时约1.5h，连续运行）处理效果土壤呈块状，与药剂混合效果差，理论上做不到100%处理土壤强制搅拌成泥浆状，颗粒极细，与药剂充分接触，反应彻底，理论上能做到100%修复环境影响水产生渗滤液，需集中收集处理水循环利用土需做好污染土壤开挖、运输、临时堆存、筛分破碎、加药搅拌及养护全过程的防渗防漏工作做好污土开挖及运输过程的防渗防漏处理，即可避免污染土壤扩散气筛分破碎及加药搅拌过程中会产生扬尘，且可能导致挥发性污染物逸散无扬尘产生，逸散出的废气通过负压系统集中收集处理，达标排放工效30~50m³/h（每批次总需时间10d）150~200m³/h（每批次总需时间1.5h）结合桩基工程实施很难保障桩基及围护工程施工同时进行，一般只有修复施工完成后，才能进行桩基及后续结构工程施工。可以保障桩基实施，对桩基及围护施工产生的泥浆具有很好的处理，不影响基础工程的施工。原场异位氧化修复干法与湿法对比二、工艺特点比较项异位热脱附原场湿法氧化工艺流程污土开挖→调节水分、养护（2d）→进燃烧炉加热→冷却出土→尾气处理（总流程耗时3d以上，分批进行）污土开挖→加药强制搅拌(20min)→二次加药搅拌(30min)→雾化(10min)→脱水（总流程耗时约1.5h，连续运行）处理效果土壤中有机物高温处理（一般500℃以上），理论上能做到100%处理土壤强制搅拌成泥浆状，颗粒极细，与药剂充分接触，反应彻底，理论上能做到100%修复环境影响水冷却水需集中收集处理水循环利用土需做好污染土壤开挖、运输、临时堆存及养护全过程的防渗防漏工作做好污土开挖及运输过程的防渗防漏处理，即可避免污染土壤扩散气土壤堆存及水分调节过程中需控制扬尘，逸散出的废气需通过负压大棚收集处理；高温处理产生的废气需集中收集处理；多氯联苯及其他含氯有机物在低温热处理或高温热处理后低温过程中易产生二噁英。无扬尘产生，逸散出的废气通过负压系统集中收集处理，达标排放工效50~100m³/h（每批次总需时间3d）150~200m³/h（每批次总需时间1.5h）成本2000~3000元/m3600~800元元/m3原场异位湿法氧化修复与异位热脱附修复对比二、工艺特点比较项修复中试工艺原位多相抽提原位热脱附原位氧化原场异位氧化（湿法）目标污染物石油烃/氯苯/二氯苯技术路线多相抽提原位注入原位热脱附原位抽提原位氧化旋喷/搅拌桩注入湿法氧化泥水分离处理面积16×4=64m26×3.5==21m24m×8m=32m2约200m2处理深度6m14m6m4~5m处理工程量384m3294m3192m3660m3辅助措施止水帷幕止水帷幕

临时搭棚验收监测结果基本达标，污染严重区域有反弹现象达标达标达标试验周期（天）85851035总成本（万元）77.1029320.3054单位成本*（元/m3）2000/17509966/97201050/900818/618工效（m3/h）0.960.206.433上海某化工厂地块4种修复工艺中试结果对比原场异位氧化（湿法）最好，原位氧化（旋喷搅拌）次之，原位热脱附最差（因污染深度大，深部升温慢，导致施工效率低、成本高、能耗高）固化-针对场地污染（源！）的土壤基质，对其胶结硬化和对污染物阻隔封存，使用粘合剂/胶凝材料，水泥+土壤基质（骨料）=混凝土稳定化-改变污染物的形态，从活性变为惰性/稳定，降低其生物毒性/生物有效性，经常是针对农业土壤，使用土壤调理剂来钝化重金属胶黏剂：水泥/石灰还是土壤固化剂？土壤固化剂：

鉴于土壤中大量存在的细粒粘土矿物难以被水泥和石灰所胶粘固结，人们研发了土壤固化剂。广义的土壤固化剂包括了水泥、石灰等胶凝材料，而本处所述的土壤固化剂则是指在常温下添加到土壤中就可以胶结土壤颗粒，或与粘土矿物发生离子结合、水化反应等过程从而大幅提高土壤强度、密实度、耐水性的无机类硅铝质硬化材料。其主固化剂包括活性硅酸（如水玻璃）、轻烧高岭土、活化铝矾土等，其掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、赤泥等固体废弃物。在以往实践中，土壤固化剂首先是作为一种新型建筑材料，将总量丰富、成本低廉的自然土壤进行固化改性之后，用作各类地基、路基以及工程填筑用料，包括边坡固化、渠道防渗、软基加固等。后来，它的固化对象扩充到淤泥、生活垃圾、尾矿、粉煤灰等多种固体、半固体废弃物，处理的目的也不仅仅是单一的加固，还包括增加抗渗性、提高抗冻能力、防止污染物质泄漏等。近年在场地污染土壤固化/稳定化修复中也显示了良好效果和广泛的应用前景。在文献中和实际应用中，土壤固化剂又经常被称为“土聚水泥”、“地质聚合物”、“矿物聚合物”等。矿物聚合胶凝材料及其在污染物原位固化/稳定化中的应用2017年3月中国科学院新资源研发中心

赤峰中试基地李东明、刘建明、刘善科沙滩砂岩砂岩松散的沉积物颗粒被胶结硬化为坚固的砂岩显微镜照片关键是胶结物：矿物聚合胶凝剂，相当于混凝土中的水泥、塑料中的树脂模拟这一自然过程，我们研发了矿物聚合胶凝技术来生产合成各种无机高分子聚合材料。显微镜下各种松散颗粒物：粉煤灰、尾矿、煤矸石、建筑垃圾、火山灰、沙、石等矿物聚合胶凝材料：混凝土、砖、地板、人造石、泡沫建材、固化路基等坚硬固结物胶凝固结矿物聚合胶凝剂：高岭石、铝矾土、膨润土等各种助剂远优于常用的三大无机胶凝剂：——水泥、石灰、石膏与水泥相对比，矿物聚合胶凝剂的优势1、胶凝性能更好，固化、密封、抗渗漏的性能更好2、可以轻松胶结固化泥、土和风化砂，而普通硅酸盐水泥则很困难3、稳定性好、抗腐蚀、抗风化、抗老化4、经济、节能、绿色环保氧化硅60.7%硅氧四面体地壳90%以上由硅酸盐岩石构成：硅质胶凝！砂岩关键：活化硅—胶凝剂怎样从硅酸盐矿物获得可以自由活动的硅氧四面体？！两条技术路线：

1、高温煅烧：硅酸盐水泥

2、水热化学反应：硅酸盐溶液1、各种建筑材料、表面涂抹和装饰材料2、工程材料、边坡固化与各种岩土工程3、发泡材料与保温隔热4、固土治沙与沙产业、以及育秧床土5、海洋工程材料6、废弃物固化与密封防渗7、功能材料8、脱硫石膏和磷石膏的资源化利用应用实例

边坡固化治理地下矿井堵治黄泥地下矿井堵漏防渗核废料的固化与密封防渗1、概述：土壤及其修复改良2、场地污染土壤修复/建设用地——依然是建设用地，不种庄稼，是一个物理化学系统3、农用地土壤修复改良/耕地+未利用地——要种庄稼，是一个生态系统4、案例讨论——技术组合=综合解决方案5、藏格控股/博川集团的优势和目前布局报告提纲

农作系统是在环境条件的制约下，土壤与农作物构成的一个生态系统。除矿物质外，还有微生物、有机质、植物、土壤小动物等。1、大气环境2、水环境3、土壤环境只能是在提高土壤生态系统整体质量/功能的基础上去治理土壤污染硅酸盐岩石土壤植物3、土壤有何功能？土壤有三大基本功能：1）养分功能：土壤向植物生长提供基本的矿物质元素养分和有机养分——土壤的自然肥力2）结构功能：土壤特殊的团粒结构保证植物生长，特殊的土力学特征支撑地面建筑物3）环境生态功能：土壤提供植物生长必需的生态系统和环境条件,包括pH值、阳离子交换容量、有机污染、重金属污染、微生物群落、酶活性等，元素活化植物的矿物质营养学说：土壤中矿物质元素是一切绿色植物唯一的养料。德国化学家Liebig1936年美国参议院第264号文件：天然土壤可提供多达80种以上的矿物质元素，使植物能正常生长代谢。但化学农业滥用氮磷钾化肥、过度高产，致使土壤中的矿物质元素消耗殆尽。诺贝尔奖得主Carrel认为，土壤中的矿物质控制着植物、动物和人的新陈代谢，进而决定了所有生命的健康程度。植物体中检出70多种元素硅-抗逆元素（抗病虫、抗旱、抗盐等）每个元素有其独有的功能，不可相互替代品质元素：硅、硫、镁、钙、钾最小养分定律：土壤中的各种肥力因素是相互联系、相互制约的，因此平衡营养是关键。氮流失营养平衡：最小养分定律与木桶原理氮肥污染大气污染水体污染土壤苹果缺钙引起的苦痘病缺钾使柑桔变小葡萄缺镁症状玉米缺铁症状大豆缺锰导致叶脉间坏死水稻缺硅症状植物缺这些元素就会生病生理性病害能诱发各种病理性病害的发生！！！岩石→土壤→植物→人和动物

不仅是植物，人体也是如此。人体必需的微量元素：8种→14种→18种→21种（国际粮农组织1991年(人类营养中的微量元素）包括：硼、铬、锰、镍、锡、钒、钼、砷、锂、铝、锶、铯、硅、碘、氟、硒、铁、铜、锌、钴、铷植物体检出70多种元素人体各部分含有的元素种类植物体检出70多种元素隐形饥饿！植物、动物、人类、甚至微生物，都需要矿物质微量元素，但必须是“适当的数量”和“适当的比例”。最适当？美国人的解决方案：休耕！岩石→土壤→植物→人和动物原料：最佳成土母岩产品：矿物肥料石头造肥料：从根本上修复改良土壤，还原土壤原生态以最佳成土母岩为原料，把其中的矿物质元素整体转化为有效养分岩石———————土壤（有效矿物质养分3%）地球化学风化成土岩石——————肥料（有效矿物质养分80%）元素活化工艺电镜观察微粒微孔原料：容重2.6g/cm3活化：把原料中的所有矿物质元素整体活化为能被植物吸收利用的有效营养形态细化：新生成的矿物颗粒为纳米－微米级的微粒（胶体粒子）膨化：把石头膨化为微孔发育的疏松状态，类似土壤团粒结构活化、细化膨化产品：容重～0.9g/cm3蒸养工艺粒度：毫米-厘米粒度：纳米-微米微孔水热蒸养技术——中科院样号氧化硅

氧化钾氧化钙氧化镁氧化铁枸溶/水溶XH-122.17.440.21.55.4微酸溶0.85.30.020.050.00水溶XH-318.44.235.91.74.6微酸溶1.22.90.70.040.00水溶XH-420.35.735.81.15.1微酸溶0.63.90.20.040.00水溶XH-520.25.835.91.25.3枸溶0.54.00.20.040.00水溶2006年试验产品的有效养分含量（单位：%）样品名称检验项目及结果磷/%锰/ppm铜/ppm锌/ppm硼/ppm钼/ppmTiO2/%全硫（S）%宣化-20.52115043060730.061.24兴隆-11.1221341382210.150.21安徽-20.10319121913310.111、GB/T14540-2003《复混肥料中铜、铁、锰、锌、硼、钼含量的测定》及NY525-2012《有机肥料》。2、检验数据仅对所送的样品负责。中微量元素养分有效含量微量元素养分有效含量/ppm锂铍钪钒钴镍铜锌镓铷锶锆产品2.60.934.850.76.110.228.330.65.365.8243.312.6原料5.71.512.188.734.330.041.043.919.6204.7196.6229.4铌钽铊铋钍铀铯钡YLaCePrNd1.90.20.30.24.10.91.5155.47.815.728.73.512.814.81.10.70.315.34.92.7654.026.550.3104.111.945.0SmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfREE2.50.62.10.31.50.30.70.10.80.10.377.77.41.55.80.95.11.02.90.42.90.46.5272.7能够向土壤补充几乎是全部的矿物质营养元素！促进营养平衡！而且是按照岩石/土壤中各元素之间的天然比例。2006年以来，先后在全国27个省市的100多个地区，在不同气候带、不同土壤类型，对80多种农作物开展了广泛的农业试验，取得了良好的效果，证明了这一新型矿物肥料的有效性和普适性。主体由农业部全国农业技术推广服务中心和中科院农业项目办公室部署，全国先后有27个省市自治区100多个县市的土肥站、农场、农业企业承担或参与，有包括中国科学院、中国农业科学院、中国农业大学在内的全国10多个研究院所和高校承担或参与。1、农业生产效果：1）增产：粮食作物5%-15%，而土豆等根茎类作物达8%-25%2）提高农产品质量和安全性：3）增强作物抗性：抗病虫、抗倒伏、抗旱、抗寒、抗盐4）根系发达强壮：提高养分吸收能力、免疫力、抗逆力5）减少化肥和农药用量，提高氮肥和磷肥利用率2、修复改良土壤效果：1）连作重茬土壤；2）酸性土壤与重金属污染；3）盐碱地应用效果：处理硬度可溶性固形物(%)可溶性糖(%)可滴定酸(%)维生素C（mg/100g）CK不施肥19.678.834.820.1712.51N尿素15.388.816.880.2519.03P过磷酸钙15.3311.398.880.1512.1K硫酸钾20.8811.57.960.3212.2矿物肥低量20.259.388.080.222.34矿物肥中量20.71109.270.1818.24矿物肥高量21.579.148.580.2523.41山东肥城桃果实品质处理/kgVc含量(mg/g)酸含量(%)糖含量(%)糖酸比产量（kg/株）增产率（%）CK19.940.34455.33815.49

70

0.522.450.32225.63917.50757.11.023.290.33225.78517.417811.41.525.030.32775.80417.718115.72.024.860.32716.20418.978217.1陕西苹果品质提高2、提高农产品的质量与安全：辣椒处理：50kg/亩株高(cm)根冠比可溶性总糖(%)根系活力(%)增产（g/株）CK22.80.5414.940.3255钾硅钙肥23.50.5815.250.5288增减率（%）3.17.42.025.312.9陕西杨凌辣椒试验试验地点年份土壤类型矿物肥用量(kg/亩)增产(kg/亩)增产(%)增值元/亩福建永春2007黄红壤7546.912.1800福建永春2008黄红壤100122.914.82000佛手茶试验效果20元/Kg茶青河南社旗朱集吕永远烤烟烟草茎杆粗壮，叶片肥厚，产量从400斤/亩提高到450斤/亩，烤烟等级平均提高一级水稻品质检验检测项目检测结果编号060785编号060786水分,%9.69.6粗蛋白,(干基)%9.519.06直链淀粉,(干基)%19.4419.14糙米率,%80.580.0精米率,%73.171.2整精米率,%62.461.0胶稠度,(mm)7868碱消值(级)/糊化温度(℃)7/∠706/∠70垩白米率,%149垩白大小,%25垩白度0.30.4长/宽1.82.0空白习惯施肥低量矿肥中量矿肥高量矿肥矿物水果，为人补钙、铁、锌等矿物质施矿物肥未施3、增强农作物抗性：抗病、抗虫、抗倒伏、抗旱、抗盐、抗重金属毒害、抗重茬、抗寒、抗高温、抗紫外线抗虫，温室大棚黄瓜潜叶蝇增强植物抗病抗虫性能，少使用农药山东，2014小麦白粉病山东宁津县2014年6月1日施用矿物肥未施矿物肥苹果腐烂病无苹果腐烂病张家口苹果腐烂病施用多微孔矿物肥正常生长对照，早衰早黄2014年5月31日小麦干热风灾后对比，山东宁津县施用矿物肥未施矿物肥水稻抗倒伏效果黑龙江，2016年9月1日，台风“狮子山”过后4、根系发达强壮，吸收利用养分能力提高，免疫力和抵抗力增强，根腐病显著降低1、农业生产效果：1）增产：粮食作物5%-15%，而土豆等根茎类作物达8%-25%2）提高农产品质量和安全性：3）增强作物抗性：抗病虫、抗倒伏、抗旱、抗寒、抗盐4）根系发达强壮：提高养分吸收能力、免疫力、抗逆力5）减少化肥和农药用量，提高氮肥和磷肥利用率2、修复改良土壤效果：1）连作重茬土壤；2）酸性土壤与重金属污染；3）盐碱地应用效果：我国土壤pH值等级图我国土壤正在加速酸化，PH<5.5的酸性耕地面积从30年前的7%上升到目前的18%。而且，伴随酸化的是重金属元素的强烈活化土壤酸化的同时重金属元素发生活化（植物有效性提高），所以重金属污染大都发生在酸化土壤中。因此，治理耕地重金属污染，首先是提高土壤的pH值，同时还要提高土壤的酸碱缓冲性能和阳离子交换容量从2010年开始在湖南、江西、广西、广东、海南、四川以及黑龙江等地选择酸性土开展农田试验40kg55kg70kg对照试验处理PH值2011年湖南醴陵水稻试验土的pH值随矿物肥施用量的增加而升高表3不同用量多元素微孔矿物肥对水稻抽穗期生长性状的影响从抽

pH值活性铝同江早稻同江晚稻黑龙江1黑龙江2江西早稻江西晚稻醴陵早稻醴陵晚稻黑龙江1黑龙江2江西早稻江西晚稻醴陵早稻醴陵晚稻同江早稻同江晚稻夏泉村同一地块2014-2015连续两年四季水稻试验总结连续四季水稻种植，土壤pH值的变化趋势2014早稻2014晚稻2015晚稻2015早稻夏泉村同一地块2014-2015连续两年四季水稻试验总结连续四季水稻种植，大米镉含量和土壤总镉的变化趋势14早稻14晚稻15早稻15晚稻大米镉含量土壤总镉15早稻15晚稻14早稻14晚稻2012-2013，山东阳信县，滨海盐碱地种冬小麦，施用多元素矿物肥后对比效果显著湖南攸县2014年晚稻植株各部分镉含量平均值0.110.22LowertheCdcontentinrice在山东、河北、辽宁的滨海盐碱地和宁夏、河北、内蒙古的干旱盐碱地开展试验示范和推广应用。干旱区盐碱地滨海盐碱地北方盐碱地：高效利用试验示范旱地旱作的应用示范！而非水田2012-2013，山东阳信县，滨海盐碱地种冬小麦，施用多元素矿物肥后对比效果显著山东盐碱地冬小麦对照处理对照处理2015东营2013滨州Wheatincoastalsaline,Shandong2013-2015年，山东滨州阳信县，滨海盐碱地玉米对照区施肥区施肥区对照区2011-2013年，山东滨州阳信县，滨海盐碱地施肥区对照区棉花试验土壤化学性质宁夏平罗县灵沙乡何家村年平均降水量178mm年蒸发量2111mm土壤盐度13-24‰，pH9.0灌溉水为咸水宁夏：2013-2014两年试验隔离垄保护垄对照垄(零区)试验垄(三区)隔离垄试验垄(二区)隔离垄试验垄(一区)保护垄3m3m3m3m3m3m3m3m施肥方案序号面积（亩）矿物肥（Kg/株）沸石（Kg/株）零区25仅习惯施肥（不施矿物肥与沸石）0一区251Kg矿物肥+习惯施肥3Kg沸石二区252Kg矿物肥+习惯施肥3Kg沸石三区253Kg矿物肥+习惯施肥3Kg沸石施肥方案和区块安排2013年增产率60～100%2014年增产率34～66%果情项目垄区鲜果（g）增长率（%）干果（g）增长率（%）鲜干比百粒重（g）零区6902/1643/4.2018一区1133564.23269063.724.2117二区14097104.253366104.874.2020三区1122462.62266862.394.2118试验结果宁夏平罗县前进农场八队土壤盐度2.5‰，pH9.3长期撂荒地宁夏：2014年油葵试验出苗率：对照处理：23%矿物肥处理：67%增产率715%对照矿物肥关键是出苗率！！土壤容重减小，孔隙度增大，有机质和养分含量增加1）加入数十种中微量元素，促进植物营养平衡从而增强作物抗逆能力和生理调控能力，同时还能增强作物根系、提高出苗率（出苗率是盐碱地作物生长关键）。2）硅、钙的协同作用能显著增强农作物的抗盐能力，包括降低离子毒害和渗透胁迫、抑制根部对钠的吸收及其向地上部的运输等。3）纳米晶体能有效提高土壤胶体性能、增大土壤的阳离子交换量（尤其是钙离子的交换量），从而有效缓冲-减轻土壤的盐害（钠离子）和碱害。4）独特的微孔结构能够治理土壤板结、改善团粒结构。四重抗盐机理：1、微孔矿物肥2、沸石3、膨润土4、凹凸棒石5、硅藻土6、海泡石修复重建土壤的“缓冲--自净化系统”，增大土壤的“环境缓冲容量”微细的颗粒巨大的比表面积吸附和离子交换功能纳米-亚微米和微孔状结构。纳微米物质的尺寸效应，亦即在临界尺寸时性能突变。叶片状：雪硅钙石球粒状：水钙铝榴石微孔扫描电镜显微照片真正的纳米肥料！！特殊的微孔结构！！有机胶体：腐植酸和其它有机酸、酶无机胶体：蒙脱石、雪硅钙石等粘土矿物土壤营养功能2.土壤环境功能3.土壤结构功能重新认识土壤胶体及其功能有机-无机复合体土壤胶体是土壤组成中最重要、最活跃的部分，植物营养的吸收、土壤中的各种反应，都与其密切相关2012-2013，山东阳信县，滨海盐碱地种冬小麦，施用多元素矿物肥后对比效果显著2015东营土壤酸化是土壤胶体吸附的盐基离子大量淋失并被交换性氢和铝所取代的过程。碱化过程是交换性钠不断进入土壤胶体的过程（尤其是有机-矿质吸收性复合体），又称为钠质化过程。土壤盐化则是土壤胶体的盐基离子全部被钠离子取代、然后饱和的钠离子又从胶体上解吸进入土壤溶液的过程。土壤胶体-缓冲系统是关键（缓冲储库）！胶体粒子的结构土壤粘土胶体粒子制约着土壤的环境功能包括：对土壤pH值的双向调节功能、对重金属离子的钝化功能等硅酸盐矿物的纳米颗粒钝化重金属离子的机理结构结合表面吸附吸附离子交换氧化-还原反应内层吸附外层吸附金属氧化还原生物降解无定形共沉淀无定形共沉淀微胶囊沉淀土壤酸/碱的类型：活性酸/碱—交换性酸/碱活性酸/碱：与土壤固相处于平衡时土壤溶液中游离的H+所表现的酸度交换性酸/潜性酸：吸附在土壤胶体表面的交换性H+和Al3+转移到土壤溶液中成为溶液中的H+后才可能显示出来的酸性活性酸/碱交换性酸/碱阳离子交换容量、交换性酸/碱库容量主要取决于土壤胶体缓冲储库！阳离子交换量≤5cmol(+)/kg的土壤，其含量限值为表内数值的半数土壤阳离子交换量土壤重金属限量5cmol/kg5cmol/kgCd0.6ppmCd0.3ppm土壤胶体上吸附的阳离子分为盐基离子和致酸离子（交换性氢和铝）两大类，以前者为主则土壤呈中性或碱性，以后者为主则呈酸性毛细膨胀率≥10%（干粉体积膨胀率）微孔未施用矿物肥施用矿物肥山东齐河县温室大棚西红柿土壤山东莱西苹果园1995启动2002完成中试2000实验室小试2005实现小规模工业生产2006开始大规模农业试验2012获得农业部肥料登记证2013进入市场销售2011成果鉴定四代研发人员：韩成、盛学斌：～80岁刘建明、李禾：～60岁刘善科、齐鑫、罗安明：～40岁翟媛媛、李欢：20多岁现在全国四条生产线土壤修复改良的三大途径矿物质技术有机质技术微生物技术土壤有机质1

～5%土壤矿物质

90%3、土壤固体由什么组成？矿物质、有机质、生物质理想土壤的成分体积比例土壤固体孔隙土壤微生物1～3%矿物肥有机肥生物肥矿物质土壤调理剂有机质土壤调理剂生物质土壤调理剂矿物质-有机质-微生物复合型土壤调理剂土壤修复改良与生态农业的技术方案中国科学院地质与地球物理研究所中科建成矿物技术（北京）有限公司根力多生物科技股份有限公司刘建明、韩成、刘善科、王淑平、盛学斌、罗安明、翟媛媛、李欢、等2017.08.有机肥/腐植酸肥的两大发展方向：综合性、水溶性2017腐植酸肥年会，2017.08，北京黑龙江北大荒的黑土黑土剖面综合性：来自于腐植酸肥的多功能腐植酸是无机肥料的挚友，是氮肥的缓释剂和稳定剂，磷肥的增效剂，钾肥的保护剂，是中、微量元素的调节剂和螯合剂，腐植酸对化肥有显著的增效作用。土壤的改良剂化肥的增效剂农药的良好助剂污染物的解毒剂植物生长调节剂微生物的营养剂植物的营养剂生物刺激素大分子变小分子不水溶变水溶2、水溶性腐植酸+水溶性硅原料：霍林河的褐煤腐植酸目标：大分子变小分子

不水溶变水溶 +水溶性氧化硅光合细菌利用光能同化二氧化碳，在自身的同化代谢过程中，完成了固碳、固氮、产氢、分解有机物四个自然界物质循环中极为重要的过程。光合细菌还可以利用小分子有机物合成植物所需的养分，并产生促生长因子，激活植物细胞的活性，提高植物光合作用的能力。光合细菌2014年新疆盐碱地小麦试验4月18日田间田间土壤取样不同改良剂在滴灌冬小麦上施用效果亩穗数穗粒数千粒重（kg)产量（kg/667m2）增产率碱滴丰337759.2125.100.045381.5779.09%酸碱平衡剂321212.0525.500.044358.7568.38%帝利安294428.1926.400.048375.5976.28%光合元364318.4328.200.042426.87100.35%常规对照202969.7723.200.045213.06--1、概述：土壤及其修复改良2、场地污染土壤修复/建设用地——依然是建设用地，不种庄稼，是一个物理化学系统3、农用地土壤修复改良/耕地+未利用地——要种庄稼，是一个生态系统4、矿山修复简述5、案例讨论——技术组合=综合解决方案6、藏格控股/博川集团的优势和目前布局报告提纲矿山都是在野外，远离城市，所修复的土地很难开发利用，通常只能在绿化生态修复后做休闲养生、旅游观光用，需要与周边的自然环境融合占地面积大，矿坑、陡壁、地面沉降等地形复杂、安全隐患多尾矿/矿渣等固废大量堆积，成为污染源和安全隐患，但也可能成为二次资源矿山自身属于典型的场地，但其周边农田经常被污染，因此往往需要动用场地土壤污染和农用土壤污染两方面的治理技术。矿山修复的特殊性：矿山尾矿的综合利用与绿色管理——技术、模式与案例中国科学院地质与地球物理研究所中科建成矿物技术（北京）有限公司青海博川矿业开发有限公司刘建明、韩成、刘善科、李东明、袁绪川、孙燕、李禾等2018.08.10.格尔木1、概述：尾矿调查与利用的技术和模式2、尾矿生产土壤调理剂——硅酸盐矿物岩石：生产多元素矿物质土壤调理剂3、尾矿生产建筑材料——矿物聚合胶凝剂：新型无机胶凝剂，应用领域广泛4、结语报告提纲尾矿资源调查技术路线和工作流程程序化的工作模型，可推广实地考察尾矿库以及选矿车间和采矿场样品采集尾矿库不同空间和时间段的尾矿化学分析主量元素和金属元素、微量元素物相分析和组构分析矿物相鉴定和定量分析，颗粒结构特征研究综合利用方案讨论金属元素再选、非金属矿物选矿回收利用、整体利用、安全处置与绿色管理综合利用可行性报告紧密结合本地的技术经济条件和产业结构特征世界不仅是物质的,更是几何的尾矿综合利用和绿色管理的五阶段模式：程序化的工作模型，可推广赤峰市地质简图暨十座调查矿山分布图敖仑花钼矿：生产建材的原料，平板玻璃、加气砖块、混凝土骨料、水泥配料等红岭铅锌矿：混凝土配料；水泥、陶瓷原料；早期尾矿可考察二次回收有价金属的可能性白音诺尔铅锌矿：混凝土配料；水泥原料；早期尾矿可考察二次回收有价金属的可能性大井银铜锡铅锌矿：早期尾矿可二次回收有价金属，余料可做铺路石料、坑道填料、或其它建材辅料，注意周边的重金属污染边家大院铅锌矿：精选后可做建材原料，包括微晶玻璃、透水砖、普通尾矿砖等车户沟钼矿：可精选长石，余料可做建材原料和混凝土配料拜仁达坝银矿：混凝土配料；水泥原料；早期尾矿可考察二次回收有价金属的可能性鸡冠山钼矿：生产建材加气砖，生产硅酸盐水泥原料，混凝土配料等金蟾山金矿：早期尾矿二次回收金，余料生产建材、水泥、混凝土配料等宏大铁矿：建筑用砂、混凝土骨料，陶瓷、玻璃原料、工程填料等鸡冠山尾矿库白音诺尔尾矿库中国科学院地质与地球物理研究所中科建成矿物技术（北京）有限公司刘建明、韩成、刘善科、盛学斌、叶大年、李东明、李欢、翟媛媛、2017.10.尾矿生产矿物质土壤调理剂：原理、技术与应用土壤矿山尾矿生产土壤调理剂的工作流程图水热反应：可提供养分、改善土壤环境和质地直接施用：只改善土壤质地，部分改善土壤环境高温煅烧：提供养分、局部改善土壤环境，但可能破坏土壤结构尾矿特征调查和安全性评价：1.物质：关键是有害组分的含量2.结构：颗粒粗细等农业和环保产业应用试验示范大规模推广和销售尾矿

建材关键是胶凝剂各种松散颗粒物：粉煤灰、尾矿、煤矸石、建筑垃圾、火山灰、沙、石等矿物聚合胶凝材料：混凝土、砖、地板、人造石、泡沫建材、固化路基等坚硬固结物胶凝固结矿物聚合胶凝剂：高岭石、铝矾土、膨润土等各种助剂远优于常用的三大无机胶凝剂：——水泥、石灰、石膏陡边坡固化治理绿化植生矿山堵漏尾矿回填的胶凝剂尾矿库加固、防渗1、概述：土壤及其修复改良2、场地污染土壤修复/建设用地——依然是建设用地，不种庄稼，是一个物理化学系统3、农用地土壤修复改良/耕地+未利用地——要种庄稼，是一个生态系统4、矿山修复简述5、案例讨论——技术组合=综合解决方案6、藏格控股/博川集团的优势和目前布局报告提纲盐碱地治理改良四条技术路线：水利措施：洗盐排盐、灌溉排水、放淤防渗、调控地下水位等（因此水稻易种、旱作难栽）土壤改良：施用土壤调理剂，如微孔矿物肥、石膏、腐殖酸、生物碳肥、生物菌剂、天然沸石等生物措施：引入耐盐品种、种植耐盐植物、抗盐抗旱的生物刺激素等农业耕作措施：平整土地、深翻、改良耕作、施客土、覆膜、滴灌、播种、轮作、间种套种等一个目标：构建良好的土壤-作物生态系统！组合技术提供综合解决方案从土壤入手：通过施用土壤调理剂（如微孔矿物肥、石灰、腐殖酸、生物碳肥、天然沸石等），目的1）提高土壤pH值和阳离子交换容量；2）改变重金属元素的化学形态（钝化/稳定化）生物措施：引入抗重金属的作物和品种、施用生物刺激素/阻控剂等，抑制植物对重金属元素的吸收运移其它措施：调整种植结构等，如粮改棉、稻改果一个目标：减少进入农产品/人体的重金属数量！治理“酸化-重金属污染农用土壤”的常用技术方案重庆某化工集团污染地块特征污染地块特征1、有机污染物为主，污染物类型复杂多样，尤其是卤代烃类，其中有部分挥发性有机污染物2、污染地块在长江边，地下水位高，易扩散3、修复目标是作为商住开发用地，包括园林绿化用地，但不包括农用地4、实施周期：整体分三步走，总工期6年，土壤修复阶段计划工期3.5年5、修复工程量大且复杂：处理土方量大于60万立方分解-分离技术：加热、氧化、微生物固化阻隔技术：固化/稳定化、吸附、絮凝污染场地环境治理修复工作量一阶段：10871m2构筑物、岩壁剥离、转运工程及解毒工作；生物堆处置的土壤方20763m3；稳定化处置土壤45153.2m3；转运至热脱附区域临时暂存的污染土壤67184.4m3二阶段：堆体热脱附处置土壤210982.4m3；稳定化处置土壤149524m3三阶段：热脱附处置土壤42724m3；稳定化处置土壤33186m3生物堆处置稳定化处置（堆体）热脱附处置技术：原场异位湿法氧化修复技术污染修复技术方案1、原场异位湿法氧化修复技术：代替热分解2、稳定化技术（原位固化）3、地下防渗墙技术（污染隔阻）？矿物聚合胶凝技术代替水泥本方案的三大优势：1）好：治污效果好，彻底，无二次污染2）快：施工周期短，施工难度低，土壤无需外运3）廉：成本较低Cd、As复合污染土壤的治理是一个世界级难题，因为二者在环境中的化学形态和化学行为截然不同。活动态Cd在土壤中以阳离子的形式存在（Cd2+），在酸性条件下活跃；而As则以含氧阴离子H2AsO4-、HAsO42-形式存在，在碱性条件下活跃。而初步工作显示，赤泥既可以钝化镉，也可以钝化砷，可能是治理Cd、As复合污染土壤的一个良好选项！1、赤泥碱性较强（通常pH值>10)，能显著提高土壤pH值2、增大镉、铅等重金属的铁锰氧化物结合态的比例，降低其植物有效性3、赤泥颗粒细小，部分达到胶体颗粒的粒度，比表面积巨大，具有很强的吸附能力，可吸附钝化重金属4、赤泥微粒表面带负电荷，能吸附带正电荷的重金属阳离子赤泥治理土壤重金属污染的机理：多项钝化

生物炭被广泛用于土壤肥力改良、碳封存以及环境污染修复。生物炭可通过化学吸附、阳离子-π作用以及提高土壤pH等途径稳定钝化土壤重金属阳离子，包括Cd、Pb、Zn等。但生物炭表面多成电负性，对As含氧阴离子难以吸附，甚至反而提高As的水溶性和迁移性。

铁或铁的氧化物对As则有明显吸附作用。其中纳米零价铁因具有高比较面积、高表面活性、强还原性，能够通过络合、吸附、还原和沉淀等多种作用有效去除重金属，包括同步钝化Cd-As复合污染。生物炭基.纳米零价铁复合材料可同步钝化土壤Cd-As复合污染1、概述：土壤及其修复改良2、场地污染土壤修复/建设用地——依然是建设用地，不种庄稼，是一个物理化学系统3、农用地土壤修复改良/耕地+未利用地——要种庄稼，是一个生态系统4、案例讨论——技术组合=综合解决方案5、藏格控股/博川集团的优势和目前布局报告提纲土壤修复相关产业及其关联图土壤修复场地/农用矿山修复装备研发生产有机农牧业生态旅游大健康固废治理与利用水污染治理改良剂生产用地占补平衡调查监测政府关系融资平台创新