非金属矿物在土壤修复中的应用

二一六年六月,NationalEngineeringResearchCenterForFurtherProcessingOfNon-metallicMinerals,国家非金属矿深加工工程技术研究中心,SuzhouSinomaDesignAndResearchInstituteOfNon-metallicMineralsIndustryCo.Ltd,苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司,浅谈非金属矿物在土壤修复中的应用,于阳辉高级工程师,土壤？,土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在2m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。是人类和其他生物生存所依赖的最根本、最重要的的元素之一。有了肥沃的土壤，生命的小苗才能茁壮成长。,土壤病了,近几十年来,人类为了自身的生存和发展，过度的索取使得土地缺乏自身的修复，导致了土壤恶化，种种现代化的社会活动导致了土壤污染。,土壤“病症”,有机物污染,放射性污染,重金属污染,酸化,沙化,盐渍化,土壤病症,土壤污染的特征,土壤污染指不仅是由人类活动引起的，还包括自然环境中天然存在的污染（如岩层中含有As、Pb、F、B、Hg、Cd、Se、Cr及其化合物等）；土壤修复的对象包括以上所有的污染情况。,土壤修复的主要目的（思路）,降低污染物在土壤的浓度；通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性；从土壤中去除或固定污染物；为土壤提供必要的有益元素，改良土壤土质，优化土壤结构等。,土壤污染的修复技术,生物修复技术物理修复技术化学修复技术,土壤污染的修复方法（美国）,玻璃化：26.1%；固化稳定化：22.2%焚烧：15.0%生物修复：11.6,土壤污染的物理修复法,物理修复主要是客土和翻土、固化和填埋封装、热处理、可渗透反应墙。客土和翻土就是在污染土壤中加入大量的干净土壤，或在污染土壤上覆盖新土、或将污染土壤移走换上未被污染的土壤的方法、或将污染土壤通过深翻到土壤底层，以达到稀释的目的，有效地减少污染土壤对环境的影响。固化是指利用水泥一类的物质与土壤混合将污染物包被起来，使之呈颗粒状或大块状存在。玻璃化是固化的另一种形式，在污染土壤插入电极，施加16002000的高温，使有机污染物和部分无机污染物等挥发或热解而去除，无机污染物被包覆在冷却后形成化学性质稳定的、不渗水的坚硬玻璃体（类似黑曜岩或玄武岩）中。填埋是对固化后的污染土壤挖掘出来填埋到填埋场，或进行压缩由容器封装，从而减少或阻止土壤污染的扩散。热处理是通过加热的方式，使土壤中的挥发性重金属如汞、砷等挥发并收集起来进行回收或处理。可渗透反应墙是指挖出土壤后，代以反应材料而形成的物理墙，当污染物质随地下水向下游迁移并流经处理墙时，墙体中的活性物质将与其发生作用，导致污染物的降解或被截留固定。,土壤污染稳定化、固化处理的常用材料,土壤污染稳定化处理材料：碱性材料、含磷材料、含铁化合物、硫化物、粘土等。不同的材料其适用的污染的土壤类型不同。由于土壤性质和场地环境条件不同，相同的稳定化处理材料对同样土壤，其处理效果也会出现有利或不利的影响。土壤污染固化处理材料：水泥、专用材料、粉煤灰、石灰、沥青等，其中水泥和专用材料使用比例最高。非金属矿物材料与以上材料具有很大的相似性，可以取代,非金属矿物在土壤修复应用的可行性,含有植物生长所必需的元素；通过复配多种矿物，制成含有营养元素的肥料；改善土壤的土质；如增加土壤保水性、疏松性、改善土壤酸碱度等；自身具有多种特性，可以去除或固化封堵污染物质；不会产生二次污染，土壤中含有多种非金属矿物，使用非金属矿物修复土壤时，对土壤中的原有成分是有益的修复和补充。实现“以土治土”、“以土养土”。,非金属矿物在土壤修复应用的主要形式,非金属矿物在土壤修复中，按照用途可以分为：矿物肥料：直接加工成肥料或作为载体，为作物提供有益元素；改良剂：改善土壤结构、土壤性质改良，如保水、疏松、透气性；治理剂：以非金属矿物作为治理土壤污染的主要原料，利用本身良好的防渗、吸附等性能，对污染物进行固化、封堵等。,非金属矿物在土壤修复应用之矿物肥料,硅肥被国际土壤界列为是继氮、磷、钾之后第四大元素肥料。硅肥是一种含SiO2为主的可溶性矿物肥料，具有无毒、无味、无公害、不易流失、不变质、肥效期长等特性，广泛适用于水稻、小麦、玉米、棉花、花生、油菜、甘蔗、果树、蔬菜等作物。农作物所需的硅大都是由土壤提供的，但土壤中能被植物吸收的硅却很少，特别是随着农业快速发展，农作物不断吸收土壤中的硅，致使土壤中的有效硅逐步减少。据有关部门调查表明，我国长江流域80%以上的土壤缺硅，黄河、淮河及辽东半岛地区约有50%以上的土壤缺硅，而且缺硅的区域正在逐渐扩大。,非金属矿物在土壤修复应用之矿物肥料,全国耕地中量元素，尤其是钙、硫的亏缺严重，且缺乏面积还在进一步加大；我国南方部分地区缺镁严重；东北、河南、内蒙等地区缺硫严重；东南沿海地区缺钙严重；因此，补加含有中量元素的矿物肥料，很有必要。,非金属矿物在土壤修复应用之矿物肥料,矿物肥料基本加工工艺：,非金属矿物,助剂,分子组装理论,活化,肥料,基于以上工艺，可以制备：Si-肥、Si-Ca肥、Si-Ca-Mg-肥、K-Si-Ca-Mg-S-肥、Si-K肥、Si-K-Ca肥.,非金属矿物在土壤修复应用之矿物肥料,施用硅肥前后，作物的变化,非金属矿物在土壤修复应用之封堵治理,处理对象：挥发性有机化合物、重金属、农药类的污染；处理介质：膨润土（膨胀性、防渗性）处理思路：原位封堵膨润土混合体、膨润土防水毯；土壤污染的清除（原位净化措施、掘削清除措施）,覆土,膨润土,被处理土,透水率K110-6cm/sec厚度d50cm,非金属矿物在土壤修复应用之封堵治理,施工方法：自然平铺膨润土：粒度26.5mm；水分（16-26%），吸蓝量（40mmol/100g），透水率K310-9cm/sec；防水毯高密度聚乙烯+膨润土安全、环保、耐久,膨润土层厚度,非金属矿物修复土壤的意义,国务院办公厅在（国办发【2016】34号）明确提出“大力开发用于节能防火、填充涂覆、环保治理、储能保温的矿物功能材料”为非金属矿物在土壤修复上的应用提供了政策上的支持，可以说，非矿遇到了最好的历史发展机遇。是非金属矿物材料行业潜在的巨大的应用市场。国土资源部土地整治中心提供的数据显示，我国土壤污染修复产业产值，尚不及环保产业总产值的1%。而在发达国家，这一比重达30%以上。20世纪90年代，美国用于污染土壤修复方面的投资约1000亿美元。我国实际需要修复的土地规模巨大，土壤修复市场前景可观。2013年全国土壤修复领域企业由200多家增至500多家，产值达140亿元。估计2015年我国土壤修复市场规模将达400亿元。未来4到5年，将是土壤修复产业快速发展的黄金期。可以说，土壤修复是非金属矿物将来主要的应用领域。促进农业、矿业、生态产业、环保产业等交叉发展。切实解决人类生存的根本问题，利在当代、功在千秋。,结语,非金属矿用于土壤修复如同中药用于人体，主要功效在于调理。所需周期长、见效慢，需要多专业、多领域坚持不懈的努力，全社会应给予高度关注和耐心。土地多样、污染多样、非矿多样，因此在土壤修复中也要“望、闻、