【CN110041935A】用于土壤改良的复合生物炭、土壤改良剂及其制备方法【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 201910278142.7
(22)申请日 2019.04.09
(71)申请人 中国林业科学研究院林业新技术研
究所
地址 100091 北京市海淀区颐和园后东小
府1号中国林业科学研究院湿地研究
所313室
(72)发明人 赵欣胜 崔丽娟 李伟
(74)专利代理机构 北京海虹嘉诚知识产权代理
有限公司 11129
代理人 向群
(51)Int.Cl.
C09K 17/00(2006.01)
C10B 53/02(2006.01)
C09K 109/00(2006.01)
(54)发明名称
用于土壤改良的复合生物炭、土壤改良剂及
其制备方法
(57)摘要
本发明“用于土壤改良的复合生物炭、土壤
改良剂及其制备方法”，涉及土壤改良领域。用于
土壤改良的复合生物炭，包括柽柳枝生物炭和盐
地碱蓬秆生物炭。权利要求书2页 说明书11页 附图2页CN 110041935 A 2019.07.23
C N 110041935
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110041935 A
1.用于土壤改良的复合生物炭，包括柽柳枝生物炭和盐地碱蓬秆生物炭。
2.根据权利要求1所述的用于土壤改良的复合生物炭，包括如下重量百分比的生物炭原料：柽柳枝生物炭60％～80％，盐地碱蓬秆生物炭40％～20％。
3.根据权利要求1或2所述的用于土壤改良的复合生物炭，包括如下重量百分比的生物炭原料：
柽柳枝生物炭63％，盐地碱蓬秆生物炭37％；
柽柳枝生物炭65％，盐地碱蓬秆生物炭35％；
柽柳枝生物炭60％，盐地碱蓬秆生物炭40％；
柽柳枝生物炭68％，盐地碱蓬秆生物炭32％；
柽柳枝生物炭70％，盐地碱蓬秆生物炭30％；
柽柳枝生物炭72％，盐地碱蓬秆生物炭28％；
柽柳枝生物炭75％，盐地碱蓬秆生物炭25％；
柽柳枝生物炭78％，盐地碱蓬秆生物炭22％；
或，
柽柳枝生物炭80％，盐地碱蓬秆生物炭20％。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于土壤改良的复合生物炭，所述柽柳枝生物炭指：柽柳的枝条经炭化后得到的生物炭产物；
所述盐地碱蓬秆生物炭指：盐地碱蓬的茎秆经炭化后得到的生物炭产物；
优选地，所述土壤改良指降解土壤中的污染物，和/或，提高土壤中的有机质，和/或，提高土壤中的微生物含量；
更优选地，所述土壤指盐碱土壤。
5.一种用于土壤改良的复合生物炭的制备方法，包括：将柽柳的枝条炭化制备得到柽柳枝生物炭，将盐地碱蓬的茎秆炭化制备得到盐地碱蓬秆生物炭，再将柽柳枝生物炭和盐地碱蓬秆生物炭混合。
6.根据权利要求5所述的制备方法，将柽柳枝生物炭和盐地碱蓬秆生物炭混合指，将柽柳枝生物炭和盐地碱蓬秆生物炭按下述重量百分比混合：柽柳枝生物炭60％～80％，盐地碱蓬秆生物炭40％～20％。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，所述柽柳枝生物炭按如下步骤制备：将柽柳的枝条清洁、干燥、粉碎得到粉末并置于炉中，匀速升温至350～450℃并保温3-5h，再匀速降温至室温；
所述盐地碱蓬秆生物炭按如下步骤制备：将柽柳的枝条清洁、干燥、粉碎得到粉末并置于炉中，匀速升温至300～400℃并保温2～3h，再匀速降温至室温；
优选地，所述粉碎指粉碎过50～80目筛；
更优选地，所述匀速升温指，以5～10℃/min的速度进行升温；
进一步优选地，所述柽柳枝生物炭制备步骤中的匀速降温指：以15～20℃/min的速度降温；
优选地，所述盐地碱蓬秆生物炭制备步骤中的匀速降温指：以10～15℃/min的速度降温；
优选地，所述炉指：管式炉；
2
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/7915234832.html,/journal/hjas https://https://www.360docs.net/doc/7915234832.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
黑土地使用微生物土壤改良
黑土地使用微生物土壤重金属改良可行性报告 (陈德化) 使用微生物进行土壤重金属改良具有一定的可行，我们在江苏常州武进区从2011年-2016年在6.6公顷(100亩)种植水稻连续6年进行大米重金属检测，2012年种植大米重金属检测:镉(Cd)mg/kg:0.014，砷(As)mg/km:0.092 ,铅(Pb)mg/kg:未检出，汞(Hg)mg/km:未检出，铜(Pb)mg/kg:2 ，2015年与2016年的对比效果更加明显（后附图检测表）到了2016年镉(Cd)mg/kg:0.005，砷(As)mg/km:ND ,铅(Pb)mg/kg:0.012，汞(Hg)mg/km:未检出，铜(Pb)mg/kg:3.1，镉达到方法检测限0.005标准，如果运用到黑龙江黑土地上进行重金属土壤改良效果这该更好，第一，水资源，空气，环境都比较好，再则大田有半年的休整期利于土壤恢复活力。 项目土壤污染现状: 项目区土壤内长期使用包括牛粪肥料的重金属含量见表 1 ，根据表 1 数据来看，该黑龙江某稻田土壤中铅、砷、总铬总量均低于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 二级标准，但镉、汞未达标；镉污染尤其特别严重。又土壤pH 值很高9.34 –10.03 ，属强碱性–极强碱性范围，远超过适宜种植水稻的pH 范围，即微酸性pH5.5～pH7.0。表1 项目治理点土壤内重金属总量内容含牛粪肥料GB15618-1995二级标准pH 测定值9.34 –10.03 测定值 3.2 - 36镉达标情况严重超标0.30（pH<6.5)0.60(pH6.5～7.5)1.0 (pH > 7.5) 测定值0.022 - 2汞达标情况超标0.30（pH<6.5)0.50(pH6.5～7.5)
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/7915234832.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
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
土壤改良剂在土壤修复过程中的 应用研究
Open Journal of Soil and Water Conservation 水土保持, 2019, 7(3), 52-57 Published Online September 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7915234832.html,/journal/ojswc https://https://www.360docs.net/doc/7915234832.html,/10.12677/ojswc.2019.73008 Application of Soil Amendments in Soil Remediation Binmeng Wei1,2,3,4 1Institute of Land Engineering 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, Ministry of Land and Resources, Xi’an Shaanxi 4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi Received: Aug. 16th, 2019; accepted: Aug. 29th, 2019; published: Sep. 5th, 2019 Abstract In this paper, the types and mechanism of soil amendments and their effects on soil physical, chemical and biological properties, crop growth, yield and quality were reviewed. The problems in their application and future application prospects were also discussed, with a view to providing reference for soil treatment and improvement. Keywords Soil Ameliorants, Soil Properties, Improvement Effects 土壤改良剂在土壤修复过程中的 应用研究 魏彬萌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国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室，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：2019年8月16日；录用日期：2019年8月29日；发布日期：2019年9月5日
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
浅谈土壤改良剂
浅谈土壤改良剂 摘要：近年来，我国的土壤退化日益严重，作为农业人口大国，修复改良土壤显得尤为 重要。土壤改良剂的研究发展对于土壤退化有着重要的意义，本文概述了土壤改良剂的 研究状况、存在的问题和未来的展望。 关键字：土壤退化；土壤改良剂；微生物 随着经济社会的不断发展，我国的土壤资源严重不足，而且由于某些不合理的利用，比如大量不合理的施用肥料、农药的过量喷洒、超负荷放牧等等，造成了土壤的严重退化。主要表现为土壤紧实与硬化、侵蚀、盐碱化、酸化、元素失衡、化学污染、有机质流失和动植物区系的退化等[1]。据统计，因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约4.6亿hm2，占全国土地总面积的40%，是全球土壤总面积的1/4。土壤退化的结果是土壤生产力降低，作物品质下降，甚至有毒元素富集[2’3]。如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性、减少土传病害传播，成为人们关注的焦点。 应用土壤改良剂是修复退化土壤的重要措施之一。土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤微生物产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力[4],因此，土壤改良剂的研究与发展对于土壤退化有着极其重要的作用。 1.土壤改良剂的作用机制 土壤是陆生植物生长的载体，植物生长所需的大部分营养元素是从土壤中获得的，土壤特性决定了植物能否健康的生长。土壤特性包括土壤结构、土壤含水量、土壤温度、土壤酶的活性、土壤微生物数量、土壤通气状况、土壤溶液浓度、土壤氢离子浓度。土壤改良剂的类型不同，对土壤的作用机制也有所不同，但都是通过有效改善土壤物理结构，降低土壤容重，增加土壤含水量，改变土壤化学性质[5]，加强土壤微生物活动，提高酶的活性，增加土壤微量元素含量，调节土壤水、肥、气、热状况中的某些部分或全部，最终达到提高土壤肥力的目的。 2.土壤改良剂的分类 土壤改良剂按原料来源可分为天然改良剂、人工合成改良剂、天然一合成共聚物改良剂和生物改良剂。
土壤改良实施方案
土壤改良技术实施方案 1基本概况： 1.1基本情况 该项目地点位于xx以南2公里处，多年平均气温15.1℃,平均年无霜期258天，多年平均降雨量968.3mm，多年平均径流量2562.4万m3。海拔高度在300-850之间，四季分明。 项目区xx村耕地面积3700亩，小于5度1100亩占全村总耕地面积的 30 %，5-15度925亩全村总耕地面积的25%。在15-25度1675亩全村总耕地面积的45%。主要土质为黄褐土又叫黄泥巴土地水热条件较好，土壤呈中性，PH6.5～7.5。该土主要种植水稻、玉米、小麦、油菜等作物，一般一年两熟。 1.2土地主要存在问题 xxx项目区xxx村主要问题是：土质粘重，棱块—棱柱状结构，通透性差，耕层浅薄，耕性不良，养分贫瘠，易旱易涝，可塑性和胀缩性强，群众形容为“天晴一把刀，下雨流黄汤”，养老苗不发小苗，产量不高不稳。在2010年基本口粮田建设中，将该村大于5度的坡耕地全部建成水平梯田。经过平整治理后，其地形地貌发生根本改变，水土流失得到控制，保水保肥能力增强，后劲增大。但由于耕层剥离，底土裸露，有机质及各种养分含量更加缺乏，土壤速效氮仅有20-30mg/kg，速效磷3-5mg/kg，土壤有机质4mg/kg左右，整个土体依然紧实粘重，易于板结，通气透水性不好，耕性极差，土壤有益微生物数量减少，活性降低，养分转化慢，不利农作物生长。
1.3工程实施的必要性 通过基本口粮田设施将以前的坡耕地建成水平梯地为保证稳产，是项目区群众生活水平更上一个台阶将对项目区进行培肥改良。 2.工程设计 2010年基本口粮田xxx项目区xxx村培肥改良设计面积375亩。 2.1具体改良熟化措施 对原来是坡耕地进行新建为水平梯田的采取平整后黄褐土的改良熟化措施利用“蚯蚓”腐植酸土壤改良剂加速生土熟化。 ⑴腐植酸土壤改良液的性能和培肥原理 “蚯蚓”牌土壤改良剂是专门用于农业生产的一种绿色环保型多功能调节剂，以腐植酸为主要成份，具有胶体性质及缓冲性能，是一种高活性有机物，可改善质地粘重、容易板结土壤和盐碱土的不良性状。在黄褐土中，能促使团粒结构形成，调整固、液、气三相比，使土壤疏松，增大孔隙度，降低容重，促进微生物活动，保水保肥能力提高；活化、络合、螯合土壤中养分，并可解磷保氮，减少化肥用量，提高化肥利用率；同时可促进作物根系快速发育，增强吸收水分和养分的能力。 这种以腐植酸为主要成份的土壤改良液在生土熟化过程中可以部分替代有机肥料；与传统措施相比，使用方法更为方便快捷，能加速生土熟化进程，与传统措施搭配进行综合改良，能从根本上性状土壤理化性状，增加土壤有机质与养分含量，达到稳
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
土壤改良剂的研究利用现状
土壤改良剂的研究利用现状 摘要：全世界拥有耕地7.3 亿hm2，但每年平均有近500 万hm2的土地因退化而不能生产粮食。到2050 年，世界近6 亿hm2 的土地沙化，约有200万hm2灌溉土地盐渍化。因此，如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性、减少土传病害传播，成为人们关注的焦点。应用土壤改良剂可在一定程度上缓解农业生产危机，它可以促进土壤团粒的形成、改良土壤结构、提高肥力、保护耕层土壤、改善土壤保水保肥性、提高粮食产量[1-2]。在国内外大量相关研究的基础上，本文对土壤改良剂研究现状、主要种类、功能作用、使用技术、存在问题及应用前景等进行了综述，以期为相关产品的研发与利用提供参考。 一、土壤改良剂的研究概况 土壤改良剂的研究始于19 世纪末，距今已有100 多年的历史。根据土壤改良剂的来源、制法和性质，其研究历史可以划分为两个时期，即天然土壤改良剂研究时期和人工合成土壤改良剂研究时期。 天然土壤改良剂的研究时期从19 世纪末到20 世纪40 年代，约50 余年的历史。这个时期主要是利用天然有机质为原料，从中提取天然聚合物，如纤维素、半纤维素、木质素、多糖类、腐殖酸类等物质作为土壤改良剂，或者利用微生物合成产物等有机胶结物作为土壤改良剂。研究较多的是藻朊酸盐，它是从藻类中抽取的多糖羧酸类化合物，藻朊酸钠用量0.1%便有显著的改土效果。早在20 世纪初，西方国家就开展了利用天然高分子如纤维素、半纤维素、木质素、腐殖酸、多糖、瓜儿豆提取液、淀粉共聚物改良土壤的研究。它们具有原料充足、制备简单、施用方便、效果良好和经济可行等优点，但由于天然土壤改良剂易被土壤微生物分解，施用周期短，且用量较大，施用后释放的大量阳离子对土壤有毒害作用，因此并没有受到人们的重视，难以在生产上广泛应用。 从20 世纪50 年代开始，随着人工合成化工技术的发展，土壤改良剂的研究工作就从天然土壤改良剂过渡到人工合成土壤改良剂研究时期。克里利姆土壤改良剂是初期人工合成的改良剂，主要成分是聚丙烯酸钠盐，具有高效、抗微生物分解、无毒等优点。美国首先开发了商品名为Krilium的合成类高分子土壤改良剂，之后人们对大量的人工合成材料包括水解聚丙烯腈（HPAN）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）、沥青乳剂（ASP）及多种共聚物有了更充分的认识，并发现其中比较理想的是聚丙烯酰胺。人工改良剂的优点在于不易被土壤微生物分解，作用持久，且对土壤微生物和土壤动物无害，改良后的土壤更有益于作物的生长。在现代人工制剂中，人们往往根据土壤特性及主要限制因子，应用植物秸秆、氟石、磷石灰、膨胀土、蛭石、石膏等，并加入植物生长所需要的营养元素，研制出具有特定功效的改良剂，如酸性土壤改良剂、碱性土壤改良剂和营养型土壤改良剂，以达到改土和促进植物生长的双重作用。 随着土壤改良剂在农业和生态环境中的广泛应用，国内外土壤改良剂的新产品也越来越多。世界各国为了保护农田和扩大耕地面积，提高农作物产量，研制和开发了种种土壤保湿剂、松土剂、固沙剂、增肥剂、消毒剂和降酸碱剂。目前，土壤改良剂主要应用于美国、前苏联、利比亚、科威特、比利时等石油产品丰富
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