2矿区土壤污染调查、修复技术与典型案例分析(南京培训)

矿区土壤污染调查、修复技术与典型案例分析“矿山地质环境恢复治理与土地复垦技术”研修班（南京）

主讲：龙健教授

电话longjian22@163.com贵州师范大学

2016.9.24内容提纲1.矿区及周边土壤污染、生物多样性和生态修复研究2.冶炼厂对周边环境的影响及其风险评估3.矿区植物－环境修复的重要资源4.典型工业污染场地土壤与地下水修复案例分析5.我国土壤环境保护标准体系建设1.矿区及周边土壤污染、生物多样性和生态修复研究3、矿产资源综合利用率低1949-2000年我国累计堆存的尾矿量50.26亿吨；废石量126.71亿吨；煤矸石35.6亿吨；粉煤灰12.12亿吨（总计224.69亿吨）2、矿产资源总量较大有色金属位居世界第5位；2003年全国矿业产值达7356.82亿元，占全国GDP6.26%1、矿产资源种类多

171种矿产，已探明储量为158种，矿产地20多万处，地质勘查25000处，各类矿山145406座，2004年矿石采掘60亿吨，居世界第3位全国1845个矿山矿产资源综合利用率调查结果矿产资源开发利用造成生态环境的破坏每年以400km2的破坏速度递增矿区的复垦率仅为10%煤炭资源开采的环境污染现状当前全国煤矿外排矿井水达22亿t，选煤水0.28亿t，其它工业废水0.3亿t，生活污水4亿t；北方矿区平均吨煤破坏地下水资源约l0m3；全国煤炭系统排人大气中的废气估计每年1700亿m3，其中瓦斯每年约60亿m3，烟尘年排放大于3亿t、SO2约3.2亿t；全国煤矿采空塌陷面积超过1050万亩；累计堆放煤矸石30亿t，占地超过15万亩；每年还要以1.5亿t的速度排出，新增占地3000亩；对土壤＼大气＼水体环境和造成污染，危害人体健康。有色金属矿产资源开采的环境问题污染物类型主要为多种重金属刘娅菲：江西省优势水稻区域环境质量现状评价与污染防治对策《农业环境与发展》2005（４）35-38年产矿石1.49亿吨，累计废石量12.85亿吨；尾沙11.53亿吨；破坏土地和植被2000km2。矿坑年均排放废水6500万吨，选矿废水11700万吨，酸性废水5900万吨，有42％直接注入江河水库。江西省优势水稻产区土壤环境质量状况主要受制于矿山的开采、冶炼及加工。重污染源为：铜矿、钨矿、钒矿和铅锌矿；主要污染物为Cd（超标64倍）、Cu（5.7倍）、As（3.8倍）和Hg，７县污染源涉及14个乡镇，覆盖30个乡镇，污灌面积达1548km2，乐平和贵溪复合污染面积8000亩“矿区—重金属—土壤污染”研究进展例１：浙江某铅锌银尾矿区取样点位分布图浙江某铅锌银尾矿区土壤的重金属含量(mgkg-1)铅锌银尾矿区污染土壤的微生物群落功能多样性变化4铅锌银尾矿区不同比例尾矿对几种牧草生物量的影响A.100%尾矿，B.75%尾矿+25%对照土壤，C.50%尾矿+50%对照土壤，D.25%尾矿+75%对照土壤，E.0%尾矿（对照土壤）例２：铜矿尾矿库海洲香薷种群生长及分布特征海洲香薷植物不同部位重金属元素含量铜尾矿区污染土壤的微生物群落功能多样性变化铜尾矿区污染土壤复垦后根际微生物群落功能的变化a、b、c分别代表轻度、中度、重度污染土壤矿区及周边土壤污染发生机制及其生物生态特征；土壤生态修复技术、工程与管理体系已成为矿区土壤环境质量改善、粮食安全生产和生命健康保障的迫切需求；也是国际土壤环境科学技术研究和发展的前沿趋势。中国矿区污染土壤恢复相当缓慢，污染面积仍呈逐年上升态势矿区污染物产生源、形成机制及空间分布？复合污染物

mg/kgCu>2000Zn>3000Pb>1000Cd>30Ni>100AS>100

酸碱废水、废气、尾矿等？？产生源形成机制点线面分布状况？区域全国矿区污染物的生物生态效应？植物群落生态特征植物种群空间格局、种间关系、影响种群数量变化因素、植物群落演替及植物的污染生态适应土壤生物生态特征微生物区系、代谢活性、群落结构多样性等矿区污染环境的生态修复？植被恢复植物种类选择、重金属耐性植物定植、植物稳定与提取、植物根际微生物生态基质改良表土覆盖、基质改良措施、微生物复垦等综合管理“三废”的排放控制、矿区生态修复法规等管理矿区污染生物生态生态修复主要研究内容矿区及周边土壤环境污染空间特征和形成机制矿区污染土壤－水体－生物生态特征和生物多样性矿区污染土壤的生态风险评估与控制决策支持系统矿区污染土壤的物理化学控制／修复与管理矿区污染土壤的植物稳定控制和植物吸取修复矿区污染土壤的植物一微生物－动物协同与强化修复矿区污染土壤生态工程修复的技术集成、规范及管理修复重建矿区及周边土壤环境质量标准和生物多样性保护策略生态修复研究2.冶炼厂对周边环境的影响

及其风险评估2013年全国规模以上黑色和有色金属冶炼厂6738个排放废水近21亿吨，二氧化硫141万吨，固废344万吨，分别占全国工业废水、二氧化硫和固废排放量的9.5％，7.9％和17.7％排放汞、镉、铬、铅、砷等有毒重金属分别达2.3，67，30，337和144吨全国冶炼厂排污情况487个市（县）的降水监测结果显示，出现酸雨的城市265个，占上报城市数的54.4%；年均pH值小于和等于5.6的城市182个，占上报城市数的37.4%。与2012年相比，出现酸雨的城市比例增加4.1个百分点；降水年均pH值小于和等于5.6的城市比例上升了4.7个百分点金属冶炼与加工业在很多地区都是支柱行业，尤其是在落后的地区，河南、四川、安徽等产量大省金属冶炼与加工行业产值占全部工业产值的15％左右，其生产过程造成了严重的生态破坏与环境污染全国冶炼厂排污情况废气：SO2

，重金属废水：Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等重金属污染物组成废气：其影响范围可达几公里，特殊天气条件下可达几十公里。冶炼厂烟囱排放的颗粒物和废气中仍含有大量的硫和重金属有害元素，这些有害元素随废气通过干湿沉降毒害植物、作物，导致作物减产、品质下降；有害废气经吸入后直接危害人体健康，导致人群慢性中毒疾病冶炼厂污染危害废水：冶炼厂排放的废水污染河渠和农田，导致鱼虾绝迹、农田荒芜，土壤环境质量下降；冶炼厂排放的废渣可污染当地土壤和地表地下水系，造成对生态系统的长期危害.冶炼厂污染危害小冶炼破坏土地，造成作物减产，并对食物链构成威胁冶炼焙烧产生的SO2

烟气一般含SO20.6%～1.5%，SO2

可直接破坏农作物造成农田减产重金属随干湿沉降进入土壤中，被农作物吸收富集，导致作物减产冶炼厂附近所产大米中含Cd在1～1.2mg/kg之间,(允许标准0.4mg/kg)，个别高达6mg/kg。Pb、Zn大都超标30～42倍，蔬菜中的砷含量平均高出正常值的5倍，其中莴笋、土豆等大多数蔬菜都超过了粮食的允许含砷标准危害农作物的方式湖南水口山附近小镇大气飘尘，一次最高浓度超标456.3倍，日平均超标33.5倍；汞最高浓度超标28.9倍，砷超标179倍，甚至距污染源4000m处生长的苋菜含Cd仍高达6.03mg/kgSO2是金属冶炼对农业赔款的主要原因之一。以水口山矿务局三厂的铅烧结系统为例，为减少低浓度SO2

烟气对农业的危害，每年被迫在4～10月间停产，一年内只有半年时间开工，但农业损失赔偿仍高达200多万元危害农作物（冶炼废气）孙华等对江西贵溪冶炼厂周边地区的菜地研究发现，主要作物红薯、辣椒、芋头的砷平均含量均大大超过国家标准中规定的蔬菜中的最高允许残留量的标准，其中辣椒超标最为严重胡宁静等对贵溪冶炼厂周边环境污染的调查发现，20多年以来周边地区一直用冶炼厂废水灌溉，已造成严重的重金属污染，出现“镉米”。冶炼厂附近的土壤污染主要来源于冶炼厂排放的污水，废渣以及粉尘

危害农作物（污水）小冶炼产生的健康危害炼砒造成植被破坏郴州炼砷区

砷暴露造成的健康危害

职业中毒：由于工人长期处在含硫和各种重金属的粉尘、烟尘（铅、锌、砷烟气和汞蒸气等）的恶劣环境中工作，对身体健康造成了极大的危害，各种职业病多有发生居民长期食用含Cd、As、Pb、Zn

等重金属元素的粮食及蔬菜时，将会发生贫血症；重金属元素还会阻碍人体骨骼中钙的补给，产生“骨痛病”，严重者可产生周身自然性骨折危害人体健康小麦含砷1.55mg/kg，超标1.21倍土壤含砷249−368mg/kg水样含砷0.12−0.29mg/L，超过饮水标准1.4−4.8倍湖南雄黄矿周边环境质量（As）

（1976－1978年资料）湖南雄黄矿人群砷中毒情况年份受检人数砷中毒例数砷中毒捡出率（％）197150425250197363629246197568521331197782225531197970320129198177629037.3资料来源：湖南省冶金防护防治研究所1981年株州冶炼厂周边监测结果调查点CuPbZnCdAsHg土壤22.1-61282-4711108-42641.89-60.20.16-6100.033-1.35稻米1.33-6.321.11-107.14-27.60.24-2.600.025-2.010.022-0.047蔬菜2.52-50.862.22-1426.54-2540.067-160.20-5.250.02-0.171鱼肉0.32-1.290.87-11.53.09-250.029-0.500.01-1.11塘水0.001-0.0080.003-0.070.065-0.0940.002-0.00360.031-0.168≤0.066塘泥26.9-422151-22478124-27.31.25-43815.2-30300.18-12.4对照点CuPbZnCdAsHg土壤46.7551111.5937.90.22稻米3.6016.10.3000.043蔬菜5.40-11.433.75-11.30.33-1.690.100-0.8500.057鱼肉0.40-0.562.81-4.068.01-8.640.200-0.3000.270塘水0.00440.0150.00920.00200.003塘泥29.743.365.623.223.191981－1988年株冶周边土壤中砷含量变化1960－1995年株冶农业赔偿情况株洲冶炼厂对稻米的污染

（周边糙米的重金属含量）据株冶1995年资料株冶周边蔬菜中重金属含量测点样品名称HgAsCdPb实测值超标倍数实测值超标倍数实测值超标倍数实测值超标倍数1辣椒0.0463.60.28－0.8816.63.91.02叶菜类0.09087.6914.44.1882.658.729.43辣椒0.0180.80.960.90.6311.66.12.04叶菜类0.44243.24.568.13.156231.614.8据株冶1995年资料李继强等对某大型冶炼厂（火法熔炼铅锌）周边地区25～55岁的常住妇女人群尿镉检测表明，无论是几何均数还是异常率，污染区都比对照区和该污染区1980年的调查结果高；而且高于国内其他污染区，达到了日本某污染区治理前的居民尿镉水平米镉作为非职业人群镉暴露的主要来源，与1980年调查结果比较，稻米镉平均值比增加了1倍多危害人体健康（Cd）郭朝晖等对湖南典型矿冶周边地区土壤重金属污染的调查中发现，土壤酸化促使土壤中重金属形态向活性形态转化，土壤重金属的迁移、渗漏能力和生物活性将明显增强，南方酸雨地区的酸沉降会加强污染土壤中重金属离子对人体和动物的毒害作用.危害人体健康（土壤酸化）铅可以直接抑制血红蛋白合成过程中的氨基酮戊酸脱水酶（δ−ALAD）和亚铁络合酶的活性，造成低血红蛋白性贫血。δ−

ALAD活力一般被认为是诊断铅吸收的灵敏指标。蔡原等对某冶炼厂周边学校的学生血铅含量的调查发现，污染区学生全血δ−

ALAD活力仅为140.6U/g·Hb，远低于正常均值，且低于正常值下限的个体占41.5％，而对照区学生无一人在该限之下。调查结果表明，低铅环境已对少年儿童体铅负荷及身体健康造成不良影响危害人体健康（Pb）工艺水平落后：目前技术装备达到国际先进水平的不足20%，众多小冶炼企业仍采用土法工艺，浪费资源，污染严重规模小：到目前为止，全国铜铝加工厂多达1400多家，5万吨以上规模的仅有4家；小规模的铜、铝、铅、锌冶炼厂多达几百家。这些小规模的加工厂、冶炼厂技术起点低，装备落后，生产过程中能耗高，资源利用率低，环境污染严重污染转移：外商投资，国际污染转移全球金属需求量持续增长，锌近年来需求年增长达5.4％产生污染的原因污染由发达国家向发展中国家转移2014年3月23日，沈阳冶炼厂3根“百米烟囱”被爆破，宣告东北老工业城市的经济转型开始

污染由城市向乡村转移风险评估的重要性认识污染物危害开展风险预警与管理环境风险环境中重金属总量与作物中重金属含量的关系土壤酸度与作物产量的关系重金属有效态与作物中重金属含量的关系风险评估生物有效性化学提取法植物指示法体外试验法（invitro)动物试验法（invivo）：牛、羊、猴子、猪流行病学调查评估程序与方法危害评定暴露评价剂量－反应评定危险特征分析风险（生态、健康）商模型（与背景值或标准值对比）土壤动物、微生物模型（bioassay）依据动物试验的外推数学模型风险评估模型温室繁殖幼苗采用根箱实验研究超富集植物根系砷形态三室根箱土壤溶液抽提装置根际土根际土温室利用DGT装置测定砷的生物有效态HaoZhangLancasterUniversity合作者RatekineticSoilsolutionLabilepoolIntensityQuantityPlantsremovemetalsfromsoilsSchofield,1955Extractsoilsoln/FIAExchange/extractionproceduresDGTDGT装置利用DGT测定土壤中有效态砷%ofmaximumwaterholdingcapacityMetalConcentrationsCdNiDavisonW.,HoodaPandZhangH.2000,Adv.Environ.Res.,3,550-555SimilarforCo,Pb,Cu,ZnDGT-soil-Lepidiumexperimentinonesoil利用分离柱测定土壤中的三、五价砷风险评估：问题与挑战目标难以确定影响因素复杂多变对照体系难以确定剂量－反应关系难以建立典型污染区环境与健康风险评估生态系统敏感材料的选择（植物、动物、微生物）污染元素生物有效态的测定方法选择GIS与地统计学的应用风险评估模型的构建3.矿区植物－环境修复的重要资源一、矿区植物的特点二、矿区植物的功能与作用三、矿区植物的研究展望一、矿区植物的特点

生态学及遗传学特征

植物形态学

对重金属的耐性与吸收性

1.1生态学及遗传学特征（1)

植物多样性较低

（2）同种植物较自然状态下生物量小（3）植物种群密度高、物种单一（4）不同矿区优势植物种明显不同（5）物种多为地理分布区广阔种、物种种子多数且具备有效散布手段（1）矿区植物多以草本为主，木本为辅；（2）木本植物根据其大小和生长状态又分为乔木、灌木、小灌木、半灌木；草本植物根据其生活期可又可分为一年生草本、二年生草本、多年生草本。1.2植物形态学特征我们对矿区的实地调查发现，矿区中存在的木本植物以小灌木及半灌木居多，灌木次之，乔木极少；草本植物以一年生、二年生植物居多，多年生植物较少。

各矿山的植被覆盖情况不同，有些矿山植被覆盖良好，但大多数矿山因开采、尾矿及其利用等人为活动，植被覆盖情况并不理想，有时甚至寸草不生。1.3植物对重金属的耐性与吸收性(1)超积累或富集型：如蜈蜙草、商陆等；(2)

耐受型：金属主要集中在植物根部，或有部分向地上部运输和贮存而不产生明显的毒害症状。如攀倒甑、木贼、海州香薷等；(3)非耐性或敏感型植物：这类植物在重金属含量高的矿区土壤上常生长不良，甚至不能完成整个生活史，仅见于轻污染区。二、矿区植物的功能与作用指示作用

复垦作用植物修复作用

2.1指示作用

指示植物：是指那些能反映所生长的环境中某些元素或物理化学特性的植物。

海州香薷可以指示铜矿，喇叭茶可指示铀矿，铅锌矿区东南景天分布较多等指示植物在农林、探矿和环境保护方面，均有重要作用。2.2水土保持与复垦矿区植物的主要作用：(1)增加植被覆盖度，减缓侵蚀和水土流失；(2)改变下垫面的物质、能量循环，促进废石渣的成土过程。矿区废弃地复垦植物品种的筛选

土壤基质的改良（比如有机添加剂可以帮助先锋植物的存活和定植）是基础；

耐受矿区逆境条件的适宜的植物品种的筛选是复垦成功的关键。

2.3植物修复作用植物修复的优点:(1)植物修复最显著的优点是价格便宜；(2)原位修复，不需要挖掘、运输和巨大的处理场所；(3)不破坏景观生态，能绿化环境，容易为大众所接受。植物修复的局限性及应注意的问题:(1)修复速度慢;(2)受土壤类型、温度、湿度、营养等环境条件限制；(3)污染物必须是植物可利用态且只能处于根系区域；(4)污染物在植物中累积，可能提高了污染物对野生生物的威胁；(5)用于修复的植物与当地植物的竞争，可能破坏本地的生态平衡。

超积累植物：重金属元素植物体内浓度(mgkg-1干重)Zn10000Cu1000Pb1000Ni1000Co1000Cd100Au1超积累植物（Hyperaccumulator）这一概念最早于1977年新西兰地质学家Brooks提出，并定义了相应的标准：植物体内重金属含量是正常植物体内的100倍左右。

目前全球共发现超积累植物约500余种，广布于植物界40多个科，其中以Ni的超积累植物最多。而这些超积累植物绝大部分是在矿区被发现的。蛇纹石（富含Ni、Cr、Co）菱锌矿（富含Pb,Zn）富硒岩石分化的土壤矿山区成矿作用带富含金属元素岩石风化而成土壤富含Cu和Co的土壤超积累植物常见栖息地超积累植物空间分布特点:我国超积累植物现状As7Cd4Cu2(?)Mn3Pb5(?)Zn5(?)植物金属发现地时间作者商陆(PhytolaccaacinosaRoxb)Mn湖南锰矿2003陈英旭宝山堇菜(Violabaoshanensis)Cd湖南多金属矿区2003束文圣东南景天(SedumalfrediiH.)Zn/Pb浙江铅锌矿区2002杨肖娥蜈蚣草(PterisvittataL.)As湖南雄黄矿区2002陈同斌大叶井口边草(PteriscreticaL.)As湖南雄黄矿区2002陈同斌……………我国发现的部分超积累植物

此外，我国还出现了许多发现重金属的富集植物报道，如王庆仁等报道了羽叶鬼针草（BidensmaximowiczianaOett）和酸模（Rumexacetosa）对Pb的富集作用；魏树和等人通过小区实验发现的8种疑似Cd的富集植物小白酒花（Conyzacanadensis），欧亚旋覆花（ZnulaBritannica）等等。我国超积累植物发现较少的原因：超积累植物自身分布的地域性限制导致我国超积累植物资源的稀缺。植物修复工作在我国起步略晚，工作的开展力度还不够。国内维普数据库中检索发现，我国最早于2001年才出现矿山超积累植物发掘工作的文献报道。三、矿区植物研究展望

加强对矿区物种资源的保护；矿区植物的筛选、驯化；利用矿区植物进行矿区复垦和植物修复工作；建立矿区植物基因库并开展相应的植物基因工程技术以改良植物品种及环境影响评价等方面的工作。绿色矿业、绿色修复！4.典型工业污染场地土壤与地下水修复案例分析所修复的污染场地废弃的射击场(Pb)废弃的蓄电池加工回收场地(Pb)废弃的木材防腐加工场地(As)废弃的发电厂(As)废弃的电镀厂(Zn,Cr)工程①：射击场污染土壤修复（美国DoD资助）射击场示意图实际射击场美国每年>100,000吨Pb释放到射击场中在不同pH和Eh下Pb的存在形态pH<6,Pb2+6<pH<8,PbCO3pH>8,Pb3(CO3)2(OH)2SEM扫描电镜在子弹碎片上发现PbCO3土壤中存在Pb3(CO3)2(OH)2土壤:~300,000m3Pb:1,000-100,000mg/kg修复技术:水淋洗/重力分离(Pb~11.7,soil~2.7)土壤中Pb修复2024/8/16104土壤淋洗全景~4000m3土堤中土壤挖掘分离清洗土壤大颗粒筛分（<2mm）淋洗效果600mg/kgPb有效地下降到USEPA工业用地标准小体积的的污染土壤修复污染物与土壤存在较大的密度差（PbvsSoil）3.污染物总量去除4.但产生一定量的废水技术特点工程②：蓄电池回收场地污染土壤修复

（美国EPA资助）污染面积:~3000m2污染物Pb:200-21,000mg/kg修复技术:磷基材料诱导离子矿化稳定化表层0-10cm土壤Pb污染分布等位图

形成极稳定的磷酸盐沉淀

PbCO3

Ksp=7.4×10-14

PbSO4Ksp=1.6×10-8

PbSKsp=1.3×10-26

Soil-PbKsp=1.0×10-6Pb2+

IMP磷基材料矿化PbPb5(PO4)3OHKsp=8.0×10-79Pb5(PO4)3ClKsp=1.2×10-84土壤中常见的Pb形态转化后的Pb形态WelldrillingandplotsettingIntactsoilcolumnAmendmentApplicationDemonstrationplots磷基修复材料IMP均匀铺洒磷基修复材料IMP均匀混合表层0-10cm土壤中SEM图像及元素点位图Pb5(PO4)3(OH)

CaPPb极稳定Pb5(PO4)3(OH)形成根际土壤SEM图和元素分布Pb5(PO4)3OHPPb极稳定Pb5(PO4)3(OH)形成场地修复120天后土壤达标5mg/L地下水Pb10μg/Llimit技术特点原位、快速（<4个月）成本低、效率高大面积适用污染物：Zn:500-10000mg/kg,Cr(VI):1000-10000mg/kg土壤：~1000m2/4500m2修复技术：P+Fe复合材料诱导离子矿化稳定化工程③：某电镀厂搬迁场地污染土壤修复

（中国某企业资助）表层（0-20cm）土壤Cr(VI)污染分布

表层（0-20cm）土壤Zn污染分布

土壤挖掘磷基和铁基复合材料IMP+Fe均匀混合TotalCr(VI)XRFmappingHighCrNoCrNormalizedintensityNormalizedbulkCrK-edgeXANESEnergy(eV)596059806000602060406060Cr(VI)Cr(III)14Spot5Spot4Spot3Spot2230Spot1修复42天后Cr(VI)荧光光谱和XANES分析Zn/Cr稳定化机理ZnPO43-+Fe3+沉淀作用Cr(VI)Cr(III)e/Fe2+还原作用ZnFe4(PO4)3(OH)5TCLP-Zn/Cr(VI)迅速下降TCLP-ZnTCLP-Cr(VI)42天后TCLP评价修复效果土样1土样2标准处理前处理后处理前处理后mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/LCr(VI)93.50.2582.60.341.5Zn25321.618210.965技术特点原位、快速（<1个星期）成本低、效率高大面积适用工程④：木材防腐加工场地污染土壤修复

（Florida州环保局资助）土壤：~4000m2As:21-1600mg/kg修复技术：植物提取超累积植物Brakefern(PterisVittaL.)地上部分能吸收As达到2%As污染土壤植物修复工程0-month4-month6-month2-month修复两年土壤As浓度变化土层(cm)平均As浓度(mg/kg)总As下降0-yr1-yr2-yrmg/kg%0-151901821405026%15-3027821215812043%30-601911801692212%2年前2年后两年后表层土壤（0-15cm）中As分布技术特点原位、大面积使用可适合于绿化用地但处理速度慢工程⑤：地下水As污染P&T修复修复技术

（Florida州电力公司）处理结果Eachtank640L32plants25tanks16,000Lwater60天后As下降到3ppb10µg/L技术特点处理速度快水文、地质要求植物养护关键常用土壤修复技术特征高成本低短工期长植物提取微生物处理化学处理土壤淋洗热处理挖掘处理稳定钝化（离子矿化）热处理、挖掘、淋洗成本高微生物、植物处理工期长化学处理工期较短、成本低相关技术面临问题1.稳定化修复技术稳定化修复后评估方法（长期稳定性）材料与土壤的混合均匀性土壤湿度、粒径大小的影响2.植物提取修复植物对不同自然环境的适用性植物修复根部作用容易被忽视植物修复并非一定成本低Phytoremediationisnotnecessarilycost-effectiveSuccessCost成本预算（元/m3）换土法原位S/S异位S/S原位化学淋洗法异位淋洗法植物修复法800-1000480-700550-8501500-17501700-2000640-800砷污染渣/土安全处理技术及工程案例研究背景截源、治污、土壤修复势在必行2研究思路稳定/固定基于风险

高毒性

高溶解度

高迁移性

低毒性

低溶解度

低迁移性重金属化学形态、性质渣/土组成、性质AsCrCdHgPbZnCuNi淋洗/冲洗

高毒性

高浓度

低毒性

低浓度总量减少3研究思路钙系物氧化稳定/固化As污染渣/土无害化填埋活化分子氧稳定零价铁铁系物1硫酸厂含砷污泥稳定处理及安全填埋pH：8-12含水率：10-30%总砷：10-65%浸出砷：40-13000mg/L化学形态：As(Ⅲ)/As(Ⅴ)总Ca：8-16%总Fe：1-3%硫酸厂废水亚铁盐曝气电石渣曝气水回用压滤污泥处理方案：稳定达标后安全填埋填埋标准：浸出液As浓度＜2.5mg/L技术难点：三价砷居多浓度超高、碱性强、处理量大51硫酸厂含砷污泥稳定处理及安全填埋样品处理前稳定药剂-FeSO4·2O7H添加比例-30%60%20%40%pH8.988.516.1712.4312.56As浸出浓度(mg/L)3920334027903.32.5处理后CaO控制参数：Ca/As

、pH、Eh主要药剂：钙盐、氧化剂、固定剂61硫酸厂含砷污泥稳定处理及安全填埋1400120010008006004002004000350300250200150100500-50XRD反应后XPSCa5(AsO4)2(AsO3)(OH)·2O4HIntensity反应前01020304050607080Angle71硫酸厂含砷污泥稳定处理及安全填埋中试研究及工程设计药剂成本：100-400元/吨搅拌设备：高速破碎混合处理量：5万吨处理效果：废渣/土均达标82砷碱渣/土稳定处理及安全填埋工程处理方案：稳定达标后安全填埋，填埋标准：浸出液As浓度＜2.5mg/L技术难点：浓度高、碱性强、追求低成本pH：8-13含水率：10-30%总砷：0.2-9%浸出砷：70-5000mg/L化学形态：AsO43-(Ⅴ)其他主要组分：Na2CO32砷碱渣/土稳定处理及安全填埋工程As-Fe体系As浓度最低100001000As1001010.1铁铁组钠铁铁铁粉屑铁氧亚T15亚照化酸化酸铁TM酸化对硫硝氯硫原硫氯还废化钙Fe/As和pH是重要的控制参数碳酸盐阻碍难溶砷酸盐的形成2砷碱渣/土稳定处理及安全填埋工程1412(a)As10864200246810浸提次数(次)(b)7.27.06.86.6pH6.46.26.05.80246810浸提次数(次)粒径和碳酸盐残留影响长效稳定112砷碱渣/土稳定处理及安全填埋工程工程实施处理渣/土：5000吨药剂成本：<100元/吨处理效果：废渣/土达标填埋，渗滤液及监测井水质均达标3雄黄矿尾矿渣/土稳定处理及安全填埋砷的形态：总砷0.07-15%，As4S4（雄黄）、As2S3（雌黄）、As2O3（焙烧渣）、FeAsS（毒砂）、AsO33-（亚砷酸盐）、AsO43-（砷酸盐）等总Ca：4-10%;总Fe：2-5%；总Mn：0.02-0.07%；总S：0.5-3%处理方案：稳定达标后安全填埋；填埋标准：浸出液As浓度＜2.5mg/L样品编号粒径＜2mm1cm＜2mm1cm砷浸出浓度(mg/L)22.77.72228.7135.1总砷浓度（mg/kg）69503pH7.477.587.567.29含水率（%）4.74.318.316.413砷渣1砷渣21411813雄黄矿尾矿渣/土稳定处理及安全填埋200浸出浓度150100500原始硫酸亚铁渣铁钙钙渣硫灰粉钢酸化化石华煤铁硝氧氯电升粉原还控制参数：Fe/As

、pH、Eh主要药剂：铁盐、氧化剂、pH调节剂143雄黄矿尾矿渣/土稳定处理及安全填埋处理前MgAs(III)As(V)As3dIntensity处理后MgAs(V)140As(III)135130处理前处理后52504846444240浸出浓度B.E.(eV)1251206420达到危废填埋标准AsCrCdBaNi153雄黄矿尾矿渣/土稳定处理及安全填埋中试设备及工程设计药剂成本：<100元/吨搅拌设备：高速破碎混合设计处理量：41.7万吨16启示和建议

基于风险控制的重金属污染土壤修复技术和设备

基于重金属形态和特定场地的风险评估

重金属污染土壤的现场采样和监测技术

重金属污染土壤管理信息化175.我国土壤环境保护标准体系建设一、总体思路二、存在问题三、建设方案内容土壤-污染物废气颗粒物固废地下水废水作物地表水污染预防污染物风险管控土壤污染“防”与“治”任务并重两大任务保护优先（1）风险管控（10）治理修复（100）（清洁，轻微）（轻度，中度）（中度，重度）土壤环境管理策略“分类、分级、分区”管理“防、控、治”一体化“水、气、土”同步治理顶层设计，长期规划

建立中国特色的土壤污染防治体系（一）土壤环境管理政策法规标准（二）土壤环境监督管理体制（三）土壤修复模式与技术体系（四）土壤修复产业发展（五）土壤污染防治基金土壤环境保护法政策\制度部门规章\管理办法技术体系(标准、导则……)土壤环境政策法规标准体系我国第一个自主研制的《土壤环境质量标准》；推动了我国土壤环境保护；标志着我国当时对土壤环境问题认识水平和研究成果；构建了我国土壤环境保护标准体系。《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）要素内容保护目标防止土壤污染，保护生态环境，保障农林生产，维护人体健康适用范围农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等分类分级一类（一级）：适用于自然保护区、集中式生活