《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)程編制說明》

一、項目來源

根據(jù)《廣西標準化協(xié)會關于下達2021年第三十四批團體標

準制修訂項目計劃的通知》（桂標協(xié)〔2021〕92號）文件精神，

由廣西大學提出，廣西大學、廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?/p>

共同起草的團體標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤

技術(shù)規(guī)程》。

二、項目背景及目的意義

由于我國經(jīng)濟發(fā)展方式粗放，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局不合理，污染

物排放總量居高不下，部分地區(qū)土壤污染嚴重，隨著我國國民經(jīng)

濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的急劇增加，各種有毒有害重金屬元素

通過多種途徑進入土壤，造成土壤中各種有毒有害重金屬元素富

集，使得各地相繼出現(xiàn)嚴重的重金屬污染事件，而且重金屬污染

問題日益凸顯，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康構(gòu)成了嚴重威脅。

我國部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢

棄地土壤環(huán)境問題突出，根據(jù)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯

示，全國土壤總的點位超標率為16.1%，耕地土壤點位超標率為

19.4%，林地土壤點位超標率為10.0%，草地土壤點位超標率為

10.4%，未利用地土壤點位超標率為11.4%。據(jù)我國自然資源部

報告，2020年我國重金屬污染土壤面積已經(jīng)約2000萬hm2，達到了

耕地用地的10%以上。嚴重的土壤污染造成巨大危害。據(jù)估算，

全國每年因重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟損失

超過200億元。

國務院2016年5月印發(fā)的《土壤污染防治行動計劃》中提出，

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到2020年，全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制，土壤環(huán)境質(zhì)量

總體保持穩(wěn)定，農(nóng)用地和建設用地土壤環(huán)境安全得到基本保障，

土壤環(huán)境風險得到基本管控。受污染耕地安全利用率達到90%左

右，污染地塊安全利用率達到90%以上。到2030年，全國土壤環(huán)

境質(zhì)量穩(wěn)中向好，農(nóng)用地和建設用地土壤環(huán)境安全得到有效保

障，土壤環(huán)境風險得到全面管控。受污染耕地安全利用率達到95%

以上，污染地塊安全利用率達到95%以上。到本世紀中葉，土壤

環(huán)境質(zhì)量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)良性循環(huán)。2019年1月1日起《中

華人民共和國土壤污染防治法》正式實施，在政策的推動下，我

國環(huán)保監(jiān)管力度加強的壓力下，土壤污染防治與修復拉開大幕。

《中華人民共和國土壤污染防治法》明確了土壤污染防治規(guī)劃、

土壤污染風險管控標準、土壤污染狀況普查和監(jiān)測、土壤污染預

防、保護、風險管控和修復等方面的基本制度和規(guī)則。土壤污染

防治法的正式施行，意味著我國土壤污染治理邁向了新的高度，

將逐步推動土壤污染防治產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化。

土壤重金屬污染具有長期性、隱匿性、難消逝性、不可逆性

等特點，很容易經(jīng)過食物鏈危害到居民的身體健康。重金屬濃度

較低就可產(chǎn)生致毒效應，一般重金屬元素濃度在1～10mg/L范圍

內(nèi)即可產(chǎn)生生物毒性，并易與化肥、農(nóng)藥以及抗生素等有機物結(jié)

合，生成具有更強聯(lián)合毒性的有機金屬化合物，土壤重金屬污染

的危害主要表現(xiàn)在：(1)影響作物的生長，重金屬會影響作物的

生理性質(zhì)和生長發(fā)育，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；(2)影響人的健

康安全，重金屬首先會在食物中富集，然后通過食物鏈的作用影

響到人的生命安全，比如：鎘中毒會引發(fā)糖尿病，造成肺部損害

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甚至會引起癌變或者畸變等，汞中毒也會引起腎臟損害。因此，

土壤重金屬污染的治理已成為關系公眾健康的重要環(huán)境問題。廣

西礦產(chǎn)資源豐富，有色金屬礦產(chǎn)開采、選礦和冶煉加劇了土壤重

金屬污染。同時，喀斯特地貌發(fā)育普遍，地表徑流擴大了重金屬

污染土壤的范圍。在《國家重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》

中將廣西列為14個重金屬污染防治重點省區(qū)之一。

目前，對重金屬污染土壤的修復一般采用原位修復方式，主

要修復技術(shù)包括化學鈍化、植物修復、微生物修復等。土壤鈍化

技術(shù)是向被污染土壤中加入鈍化劑，通過吸附、沉淀、離子交換

等作用，改變重金屬離子在土壤中的賦存狀態(tài)，降低重金屬在土

壤環(huán)境中的溶解、遷移性、浸出毒性以及生物有效性，減少由于

降雨淋溶或地表滲濾對動植物造成毒害。利用木質(zhì)纖維鈍化材料

修復土壤主要存在以下問題：（1）重金屬污染土壤修復過程藥劑

混合不均；（2）修復過程藥劑添加難量化；（3）修復后增容率高。

木質(zhì)纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，約占植物

細胞壁總量的90%，是自然界儲量最豐富的天然高分子資源。木

質(zhì)纖維材料具有一定的比表面積，并含有大量羥基等吸附位點，

對重金屬離子有一定的鈍化作用。與化石基吸附材料相比，木質(zhì)

纖維基鈍化材料具有廉價、可再生、可降解、易修飾等優(yōu)點，是

近年來被廣泛研究的綠色材料。

木質(zhì)纖維是地球上豐富的可再生資源，我國每年60%以上的

木質(zhì)纖維基材成為農(nóng)林廢棄物，隨意堆放或焚燒，不僅造成資源

浪費，而且?guī)砹藝乐氐沫h(huán)境污染。我國重金屬污染治理形勢嚴

峻，綠色高效的修復材料與裝備相對匱乏。木質(zhì)纖維孔隙率高、

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活性位點多，具有制備高性能重金屬鈍化材料的加工屬性和潛

力。傳統(tǒng)的木質(zhì)纖維基鈍化材料難實現(xiàn)低濃度多重金屬離子的同

步高效去除，木質(zhì)纖維的常規(guī)非均相改性方法存在反應物轉(zhuǎn)化率

低、步驟多、成本高等弊端，極大限制了木質(zhì)纖維材料在重金屬

污染治理領域的產(chǎn)業(yè)化應用。廣西大學相關研究團隊以廣西優(yōu)勢

木質(zhì)纖維為原料，研發(fā)出了新型木質(zhì)纖維改性方法和綠色高效重

金屬鈍化材料，開發(fā)配套技術(shù)裝備，將綠色修復理念成功應用于

重金屬污染防治工程實踐。

因此制定團體標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土

壤技術(shù)規(guī)程》，以標準為抓手強化木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金

屬污染土壤技術(shù)管理，通過規(guī)范應用木質(zhì)纖維基鈍化材料對重金

屬污染土壤進行修復，達到降低土壤重金屬含量，提升生態(tài)環(huán)境

質(zhì)量，推動我國木質(zhì)纖維生物質(zhì)資源的高值化利用，促進廣西生

態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)快速發(fā)展具有重要指導意義。

三、項目編制過程

（一）成立標準編制工作組

團體標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)

程》項目任務下達后，廣西大學成立了標準編制工作組，起草單

位制定了起草編寫方案與進度安排，明確任務職責，確定工作技

術(shù)路線，開展標準研制工作。具體標準編制工作由廣西大學、廣

西博世科環(huán)保科技股份有限公司等起草單位組成標準編制工作

組，編制工作組下設三個小組，分別是資料收集組、草案編寫組、

標準實施組。

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資料收集組負責國內(nèi)外有關重金屬污染土壤修復的文獻資

料的查詢、收集和整理工作，查閱前人對木質(zhì)纖維基鈍化材料修

復重金屬污染土壤技術(shù)研究情況和目前科學界對木質(zhì)纖維基鈍

化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)的研究進展。

草案編寫組負責起草標準草案、征求意見稿和標準編制說

明、送審稿及編制說明的編寫工作，包括后期召開征求意見會、

網(wǎng)上征求意見，以及標準的不斷修改和完善。

標準實施組負責《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤

技術(shù)規(guī)程》團體標準發(fā)布后，組織科研院所、相關企業(yè)開展標準

宣貫培訓會，對標準進行詳細解讀，讓相關人員了解標準，并根

據(jù)標準對木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)進行規(guī)

范化操作，保證木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)

程準確性，并對標準實施情況進行總結(jié)分析，不斷對團體標準提

出修正意見。

（二）收集整理文獻資料

標準編制工作組收集了國內(nèi)有關木質(zhì)纖維基鈍化材料修復

重金屬污染土壤相關文獻資料。主要有：

GB15618-2018土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控

標準（試行）

HG/T5553-2019土壤修復用過氧化氫

HJ25.4-2019建設用地土壤修復技術(shù)導則

DB45/T2145-2020農(nóng)田土壤重金屬污染修復技術(shù)規(guī)范

DB45/T2144-2020工業(yè)企業(yè)重金屬污染地塊修復技術(shù)規(guī)范

DB43/T1165-2016重金屬污染場地土壤修復標準

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（三）研討確定標準主體內(nèi)容

標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標準編

制工作組召開了標準編制會議，對標準的整體框架結(jié)構(gòu)進行了研

究，并對標準的關鍵性內(nèi)容進行了初步探討。經(jīng)過研究，標準的

主體內(nèi)容確定為異位穩(wěn)定化、原位穩(wěn)定化、修復效果評估。

（四）調(diào)研、形成征求意見稿

廣西大學牽頭組織實施“木質(zhì)纖維功能改性應用于重金屬污

染綠色修復”項目，研究解決了多吸附位點型木質(zhì)纖維基多重金

屬離子吸附材料制備過程中反應物轉(zhuǎn)化率低，以及功能基團總密

度低、各吸附位點不均衡的問題，開發(fā)了高效吸附效果的木質(zhì)纖

維基多重金屬離子吸附材料，攻克了低濃度多重金屬離子難以同

步綠色修復的難題。項目成果在河北、湖南、廣西、福建、云南

等省份的60多個重金屬污染礦區(qū)、流域修復等工程項目中應用，

累計經(jīng)濟效益超15億元，近3年效益超9億元。在此基礎上還在國

內(nèi)外核心期刊發(fā)表了《Cellulose-basedamphotericadsorbent

forthecompleteremovaloflow-levelheavymetalionsvia

aspecializationandcooperationmechanism》、《Multiple

activesitescellulose-basedadsorbentfortheremovalof

low-levelCu(II),Pb(II)andCr(VI)viamultiplecooperative

mechanisms》、《Structuraldesignofacellulose-based

hyperbranchedadsorbentfortherapidandcompleteremoval

ofCr(VI)fromwater》等100余篇。并申請發(fā)明專利：《改性造

紙污泥土壤重金屬鈍化劑的制備方法》《一種海綿狀膨潤土基復

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合吸附材料及其制備方法》等60件。參與制定廣西地方標準《工

業(yè)企業(yè)重金屬污染地塊修復技術(shù)規(guī)范》《農(nóng)田土壤重金屬污染修

復技術(shù)規(guī)范》，為木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)

提供參考。

2021年08月—10月，標準起草工作小組進行了廣泛實地調(diào)研

工作，查閱了大量的國內(nèi)外文獻資料，對木質(zhì)纖維基鈍化材料修

復重金屬污染土壤技術(shù)的前人研究成果進行系統(tǒng)總結(jié)。形成了標

準的基本構(gòu)架，對主要內(nèi)容進行了討論并對項目的工作進行了部

署和安排。

2021年11月，在前期工作的基礎之上，通過理清邏輯脈絡，

整合已有的參考資料中有關木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污

染土壤技術(shù)要求，并結(jié)合廣西大學、廣西博世科環(huán)保科技股份有

限公司實驗研究的基礎上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團體

標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)程》（草

案）。

2021年12月，標準編制工作組多次召開標準研制會議，對標

準征求意見稿初稿進行了反復修改和研究討論。最終定稿形成了

團體標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)程》

（征求意見稿）和（征求意見稿）編制說明。

四、標準制定原則

1、實用性原則

本文件是在充分收集相關資料和文獻，分析修復重金屬污染

土壤技術(shù)當前現(xiàn)狀，在現(xiàn)有國家、行業(yè)標準相關修復重金屬污染

土壤技術(shù)要求的基礎上，結(jié)合廣西大學、廣西博世科環(huán)保科技股

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份有限公司等單位多年的研究實驗經(jīng)驗總結(jié)起草的。符合當前環(huán)

境保護的相關要求，有利于提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，推動我國木質(zhì)纖

維生物質(zhì)資源的高值化利用，促進廣西生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)快

速發(fā)展具有重要指導意義。

2、協(xié)調(diào)性原則

本文件編寫過程中注重與重金屬污染土壤修復技術(shù)相關法

律法規(guī)的協(xié)調(diào)問題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標準協(xié)調(diào)一致。

3、規(guī)范性原則

本文件嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：

標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編寫本標準的內(nèi)

容，保證標準的編寫質(zhì)量。

4、前瞻性原則

本文件在兼顧當前區(qū)內(nèi)修復重金屬污染土壤技術(shù)實際情況

的同時，考慮到環(huán)境治理趨勢和生態(tài)環(huán)境發(fā)展需要，在標準中體

現(xiàn)了個別特色性、前瞻性和先進性的條款，作為對木質(zhì)纖維基鈍

化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)發(fā)展的指導。

五、標準主要內(nèi)容及依據(jù)來源

團體標準《木質(zhì)纖維基鈍化材料修復重金屬污染土壤技術(shù)規(guī)

程》主要章節(jié)內(nèi)容包括術(shù)語和定義、異位穩(wěn)定化、原位穩(wěn)定化、

修復效果評估。

異位穩(wěn)定化適用于修復面積較大，建設有土壤臨時存放場所

的污染地塊，且由于其能較好控制木質(zhì)纖維基鈍化材料的添加和

混合質(zhì)量，修復效果往往較為理想。在開挖污染土壤時會造成揚

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塵和噪音，甚至揮發(fā)物釋放等環(huán)境影響，對環(huán)境造成二次污染，

故需要注意二次污染的防治。將清挖后的污染土壤統(tǒng)一采用渣土

車轉(zhuǎn)運到密閉式穩(wěn)定化處理場，運輸車輛應采用密閉的方式進

行，避免污染土壤的灑落。采用篩分破碎斗對污染土壤進行篩分

破碎，挑出石塊和雜物。經(jīng)破碎后，95％的土壤粒徑應＜2cm。

使污染土壤的粒徑滿足設備的操作要求，使粒徑均勻化，提高混

合的均勻度。穩(wěn)定化材料應符合《T/GXASXXXX木質(zhì)纖維基重

金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》中對治理材料質(zhì)量的規(guī)定。材

料添加量按3%-5%的（w/w）質(zhì)量比進行添加，當材料添加量＜

3%時可能會出現(xiàn)達不到修復效果情況；當材料添加量＞5%時，

增加了修復成本，并加大土壤增容比，影響后續(xù)填埋。

廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰就ㄟ^前期研究發(fā)現(xiàn)，采用

木質(zhì)纖維基鈍化材料與膨潤土復配，利用木質(zhì)纖維-天然礦物質(zhì)

的插層耦合作用與有機-無機材料界面之間的離子鍵、配位鍵、

氫鍵等相互作用機制，可高效抑制重金屬離子的遷移性和生物降

解破壞能力，對多重金屬污染土壤具有較好的鈍化效果。添加木

質(zhì)纖維基鈍化材料與膨潤土修復后，土壤中Cr（Ⅵ）、Pb（Ⅱ）、

Cd（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、浸出濃度分別低于0.05mg/L、

0.01mg/L、0.005mg/L、0.01mg/L和0.55mg/L，各重金屬浸出濃

度均達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中Ⅲ類水質(zhì)

標準的要求（圖2）。以木質(zhì)纖維基鈍化材料作為穩(wěn)定化材料進

行污染土壤修復后需加水養(yǎng)護，修復材料以水為介質(zhì)通過吸附、

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絡合等作用來降低重金屬的遷移性。當養(yǎng)護進行3d后重金屬浸

出濃度基本達到穩(wěn)定，且污染土壤修復3～10年后，重金屬離子

的浸出持續(xù)達標，可保障重金屬污染修復效果的長期性和安全性

（圖3）。當穩(wěn)定化材料添加量＞3%時，重金屬濃度顯著降低，

六價鉻浸出濃度降低超過98.39%，鉛浸出濃度降低超過99.81%，

鎘浸出濃度降低超過99.84%，銅浸出濃度降低超過99.87%，鋅

浸出濃度降低超過93.22%，各重金屬浸出濃度均達到《地表水環(huán)

境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中Ⅲ類水質(zhì)標準的要求（圖4）。

由于重金屬污染場地的污染濃度范圍變化較大，分布極不均衡，

為了確保施工的可靠性，建議實際工程根據(jù)中小試結(jié)果，適當增

加藥劑投加比、攪拌時間和養(yǎng)護時間。一般情況下，建議穩(wěn)定化

材料添加量按3％～5％的質(zhì)量比（w/w）進行，穩(wěn)定化材料中改

性木質(zhì)纖維基材料和膨潤土配比為0.5～2:4，修復后宜養(yǎng)護3～5

天。

圖1穩(wěn)定化后土壤養(yǎng)護

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圖2木質(zhì)纖維與不同礦物材料復配的穩(wěn)定化效果

圖3添加木質(zhì)纖維基鈍化材料后重金屬浸出濃度隨時間的變化

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圖4不同穩(wěn)定化材料添加量下重金屬浸出濃度降低率的變化

另外，采用Tessier形態(tài)分析法對修復前、修復后的鉻污染

土壤進行形態(tài)分級提取實驗。結(jié)果表明，穩(wěn)定化修復后可交換態(tài)

和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的鉻主要向難遷移的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)變；同

時，殘渣態(tài)含量也略有增加（圖5）。

圖5穩(wěn)定化前后土壤中鉻形態(tài)的變化

原位穩(wěn)定化適用于缺乏土壤暫存空間，或因健康和安全問題

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或者環(huán)境問題而不適宜清挖土壤的污染地塊，其可通過利用開鑿

或鉆孔機械將木質(zhì)纖維基鈍化材料與受污染土壤原地直接混合，

操作環(huán)節(jié)相對異位修復要少，對環(huán)境造成二次污染的風險也較

小，并可顯著降低污染土壤的治理與修復成本。對于淺層原位穩(wěn)

定化直接將材料均勻施灑在污染區(qū)域表面，使用原位攪拌頭或深

翻機將材料和污染土壤混合攪拌時間15min～30min，使得混勻度

達到95%。對于深層原位穩(wěn)定化要依據(jù)修復方案，使用鉆孔機械

進行鉆孔。需重點考慮鉆孔點的間距和深度。穩(wěn)定化材料注入和

混勻材料成分和添加量如異位穩(wěn)定化中材料的添加，材料可提前

制成濃度為20g/L～50g/L的水劑。使用三重管注漿-螺旋攪拌

一體化設備進行材料添加和混合，并保證1min～3min混勻時間。

為保證修復效果，在注入材料前，需確定注入點的水平和垂向有

效影響半徑、材料注入量、土壤結(jié)構(gòu)分布等。原位穩(wěn)定化處理后

需經(jīng)過5d-7d養(yǎng)護。

修復效果評估根據(jù)穩(wěn)定化產(chǎn)物的最終去向與用途，選擇浸出

毒性方法對穩(wěn)定化產(chǎn)物進行浸出毒性評估，評估標準按照穩(wěn)定化

產(chǎn)物接收地的相關要求確定。穩(wěn)定化后可原位回填的土壤，其浸

出毒性的評估方法可參照HJ557《固體廢物浸出毒性浸出方法水

平振蕩法》,評估標準一般采用GB3838《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》

的Ⅳ類標準；若修復目標地塊邊界半徑2000m范圍內(nèi)存在飲用水

源地、集中地下水開采區(qū)、涉水風景名勝區(qū)和自然保護區(qū)等水環(huán)

境敏感點則執(zhí)行Ⅲ類標準。對于用于填埋的固體廢物，其浸出毒