耕地土壤重金属污染修复技术导则DB54／T 0366-2024.pdf

ICS 65.020CCS B 1054西 藏 自 治 区 地 方 标 准DB54/T 03662024 耕地土壤重金属污染修复技术导则 2024-04-21发布 2024-05-21实施西藏自治区市场监督管理局发 布DB54/T 03662024I目 次前言.II1 范围.12 引用文件.13 术语和定义.14 基本原则.35 工作流程.36 典型修复技术适用范围及实施操作要点.4附录A（资料性）耕地土壤重金属污染修复常用钝化剂.8附录B（资料性）国内推荐常用超积累植.9DB54/T 03662024II前 言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由西藏自治区农业农村标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位：农业农村部环境保护科研监测所、西藏自治区农牧科学院农业质量标准与检测研究所、西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所。本文件主要起草人：梁学峰、蔡彦明、赵玉杰、师荣光、黄青青、刘文婧、杨琰瑛、孙约兵、代迅、泽仁旺修、秦旭、邱城、刘国一、刘金海、王林、赵立杰、索朗曲珍。DB54/T 036620241耕地土壤重金属污染修复技术导则1范围规范性本文件规定了耕地土壤重金属污染修复技术的术语和定义、基本原则、工作流程、典型修复技术施用范围及实施操作要点。本文件适用于耕地土壤重金属污染的修复。2引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 2762 食品安全国家标准 食品中污染物限量GB 15618 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准GB 38400 肥料中有毒有害物质的限量要求GB/T 21010 土地利用现状分类GB/T 41728 微生物肥料质量安全评价通用准则GB/T 42819 农产品产地重金属污染土壤钝化通用技术规程HG/T 20719 微生物法修复化工污染土壤技术规范HJ/T 415 环保用微生物菌剂环境安全评价导则NY/T 2271 土壤调理剂 效果试验和评价要求NY/T 3034 土壤调理剂 通用要求NY/T 3343 耕地污染治理效果评价准则NY/T 3499 受污染耕地治理与修复导则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1耕地 cultivated land用于农作物种植的土地，指 GB/T 21010中的耕地，包括水田、水浇地、旱地。3.2耕地土壤重金属污染 heavy metal-contamination in cultivated land耕地土壤中镉、汞、砷、铅、铬等重金属含量超过 GB 15618 规定的农用地土壤污染风险筛选值，导致土壤物理、化学和生物等方面性质改变，影响土壤功能和利用，对农产品质量安全存在潜在风险，危害公众健康或破坏生态安全。DB54/T 0366202423.3目标重金属 targeted heavy metal耕地土壤或农产品中含量达到对生态系统或人体健康具有实际或潜在不利影响的，需要采取管控措施的重金属元素。具体指耕地土壤中超过 GB 15618规定的农用地土壤污染风险筛选值的重金属，以及农产品中超过 GB 2762规定的食品中污染物限量的重金属。3.4 土壤重金属有效态 soil heavy metal availability土壤中重金属能被作物吸收的部分。有效态重金属含量与提取剂和提取方法有关。3.5农产品重金属含量 heavy metal concentration in agricultural product农产品可食部位中重金属的含量，一般以重金属总量计。3.6耕地土壤重金属污染修复 remediation of heavy metal contaminated cultivated land采用物理、化学、生物等单一或组合技术措施，改善受污染耕地土壤环境质量，削减土壤重金属含量或降低土壤重金属有效态，减少农产品重金属含量超过 GB 2762规定的污染物限量的风险。3.7 化学钝化 chemical immobilization通过向重金属污染土壤中施加钝化剂或调理剂，与重金属发生化学反应改变重金属形态，或间接影响土壤物理化学性质，调控重金属的吸附-解吸及形态变化，降低土壤重金属有效态，减少农产品重金属超标风险。3.8农艺调控 agronomic regulation采用 pH调节、优化施肥、水分管理等农艺措施降低土壤重金属有效态，或减少重金属从土壤向农作物迁移，从而保障农产品安全生产。3.9优化施肥 optimized fertilization根据土壤环境状况和作物特征，优化化肥、有机肥的种类与施用量，通过改变土壤 pH、络合、沉淀等反应影响土壤重金属的迁移与生物有效性。3.10深翻耕 subsoiling tillage采用机械方式将表层重金属超标土壤深翻到 30 cm 以下的土层，并将深层重金属含量低或未超过GB 15618 规定的农用地土壤污染风险筛选值的土壤转移至表层，降低土壤耕作层重金属总量或土壤重金属有效态。3.11微生物修复 microbial remediation利用天然或人工驯化培养的功能微生物，通过微生物自身的代谢功能或激活土壤中的化学物质，降低土壤重金属有效态。3.12植物修复 phytoremediation 利用植物吸收、挥发、根滤和稳定等作用，削减土壤重金属含量或降低土壤重金属有效态。DB54/T 0366202434基本原则4.1科学性综合考虑耕地土壤污染类型、程度、成因，充分比较备选修复技术效果、时间、成本和环境影响等因素，科学选择修复技术或组合方案。4.2可行性耕地土壤重金属污染修复应因地制宜，与当前技术水平、自然地理特征、经济与社会发展、农业生产实际相结合，做到技术可实现、经济可承受、农业生产者可接受。4.3安全性选用技术在耕地土壤重金属污染修复实施过程中，不能产生二次污染，不能对耕地土壤、农作物、周边环境和人体健康产生不利影响。4.4可持续性修复应有利于保持或提高耕地土壤质量，在实现耕地土壤重金属污染修复的同时，防止土壤退化，保持土壤资源的生产能力，确保耕地可持续利用。5工作流程5.1基础数据和资料收集 在耕地土壤重金属污染治理修复工作开展之前，应收集目标区域自然环境特征、农业生产状况、土壤环境调查报告和数据、农产品监测等相关资料和图件。5.2风险评估与成因排查 根据耕地土壤以及农产品重金属污染状况调查数据，结合当地农业农村、生态环境、自然资源等部门的相关调查或监测结果以及现场勘查，开展污染成因排查工作以及污染源阻断情况分析。开展耕地土壤污染风险评估，确定耕地土壤重金属污染物来源、种类、程度、空间分布特征，按 NY/T 3499规定执行。5.3修复目标确定分析土壤和农产品重金属含量数据，确认目标重金属污染物；若为复合污染，要根据农产品超过 GB 2762 规定的污染物限量的状况确认主要目标污染物。根据风险评估和成因排查研判造成农产品重金属超标的主要影响因素，包括土壤理化性质、土壤重金属形态、大气沉降等。根据耕地污染风险评估结果，进一步明确耕地土壤重金属污染治理修复的实施范围、边界。DB54/T 036620244以降低耕地土壤重金属有效态为基本目标，以农产品重金属含量不高于 GB 2762规定的污染物限量为耕地土壤重金属修复首要目标。5.4技术筛选 对于安全利用类耕地，优先推荐采用农艺调控、深翻耕等技术，其次化学钝化、微生物修复等技术。对于严格管控类耕地，推荐采用植物修复削减土壤重金属含量。综合考虑自然地理特征与农业生产实际、环境管理要求等因素，可采用单项技术，也可以合理集成各种可行技术，选取经济效益、社会效益和生态效益综合表现最优的技术。5.5修复实施根据污染成因排查、风险评估和技术筛选结果，科学编制修复实施方案，明确修复技术方法及工艺流程，可参照 NY/T 3499 的规范性要点执行。修复技术的工艺参数，可以通过实验室或田间现场的小试、中试等不同尺度验证获得。需要明确修复过程所涉及关键材料的用量、核心步骤的时间节点等内容。5.6效果评估 按西藏自治区耕地土壤重金属污染治理修复效果评价技术规范要求执行。6典型修复技术适用范围及实施操作要点6.1农艺调控技术6.1.1适用范围及选用原则农艺调控技术的适用范围和选用原则包括：a)优化施肥技术对所有农田均适用。b)深翻耕技术对一般耕地重金属污染均适用，但对水稻田以及由于地质背景原因引起的土壤重金属超过 GB 15618规定的农用地土壤污染风险筛选值时，谨慎适用。6.1.2操作要点为保证修复效果，农艺调控技术在实际应用中应遵守以下操作要点：a)优化施肥主要根据土壤环境状况和农作物特征，科学合理选择肥料种类和用量，把握施肥时间和方式，做好施肥后的管理。b)深翻耕时间、周期和深度等需根据当地土壤污染情况、种植习惯、作物类型、土壤类型和耕作层厚度等确定。深翻耕的实施优先选择春耕翻地时，深度一般控制在 20cm30 cm。6.1.3应用要求农艺调控技术在实际应用中应注意以下要求：DB54/T 036620245a)在深翻耕应用实施前必须对土壤剖面重金属总量及有效态含量分析。下层土壤重金属含量超过 GB 15618规定的农用地土壤污染风险管控值的区域或超过表层土壤重金属含量时，不适用深翻耕。下层土壤重金属总量不高于表层土壤，但有效态含量高于表层土壤，也不适用深翻耕。b)肥料施用要根据土壤污染特征优化，防止过量施肥引起土壤盐化、土壤酸化等次生问题。镉超标土壤应避免大量施用尿素、氯化铵等酸性肥料。c)肥料中镉、汞、铅、铬、砷含量应符合 GB 38400的要求。6.2化学钝化6.2.1适用范围及选用原则化学钝化技术的适用范围和选用原则包括：a)化学钝化技术受农业生产、农时、地域和气候影响较小，普遍适用于安全利用类耕地。常用的耕地土壤重金属钝化剂见附录 A。b)针对砷超标耕地，优先采用具有氧化作用的钝化剂调控土壤砷形态，辅助施用具有吸附和沉淀作用的钝化剂以降低土壤砷的生物有效性，不宜施用农用石灰质等具有提高土壤 pH 作用的钝化剂。c)针对铬超标耕地，优先采用具有还原作用的钝化剂调控土壤铬形态，辅助施用具有吸附和 pH调节作用的钝化剂以降低土壤铬的生物有效性。d)针对镉、铅、汞超标耕地，当土壤 pH6.5 时，可施用对重金属具有靶向调控作用的钝化剂，通过直接与重金属离子化学反应或间接影响土壤理化性质增强吸附固定等作用完成化学钝化过程；当土壤 pH6.5时，优先施用具有土壤 pH调节作用的钝化剂，适当提高土壤 pH 值，辅助施用具有吸附、沉淀作用的钝化剂，以降低土壤重金属生物有效性。6.2.2操作要点为保证修复效果，实际应用化学钝化技术时应遵守以下操作要点：a)钝化剂的使用条件、施用剂量参考钝化剂产品说明书、GB/T 42819、NY/T 3034 和 NY/T 2271。b)在确定钝化剂的种类、成分、剂量后，一般需在农作物播种或移栽前 7天完成施用。c)利用机械或人工方式均匀、精确施撒钝化剂，通过旋耕使 20 cm表层土壤与钝化剂充分混合。6.2.3应用要求化学钝化在实际应用中应注意以下要求：a)钝化剂中镉、汞、铅、铬、砷含量应符合 GB/T 42819的要求。b)钝化剂对农产品产量的影响应满足 NY/T 3343、NY/T 3499的要求。c)钝化剂施用时应做好安全防护工作，避免因施用钝化剂造成身体伤害。6.3微生物修复6.3.1适用范围及选用原则微生物修复技术的适用范围和选用原则包括：DB54/T 036620246a)根据耕地重金属污染特征和作物类型，选择适应污染环境和具有特定功能的藻类、细菌、真菌等微生物，通过固定重金属或转化其形态，降低土壤中重金属的毒性。推荐施用微生物菌剂、微生物接种剂、复合微生物肥料和生物有机肥等微生物修复材料。b)针对砷超标耕地，优先采用具有砷氧化功能的砷氧化菌等菌株调控土壤砷形态转换，辅助施用具有直接或间接砷固定作用的铁氧化菌等菌株以降低土壤砷的生物有效性。c)针对铬超标耕地，优先采用具有铬还原功能的铬还原微生物等菌株调控土壤铬形态转换，辅助施用具有吸附积累铬的微生物以降低土壤铬的生物有效性。d)针对镉超标耕地，采用耐镉的微生物菌株，通过钝化降低土壤中的可交换态镉含量。针对汞、铅超标耕地，优先采用汞吸附菌和汞还原菌、铅吸附菌和铅还原菌等具有重金属固定和还原作用的微生物菌株，将重金属离子转化为难溶性盐，降低其毒性和生物有效性。6.3.2操作要点为保证修复效果，微生物修复技术在实际应用中应遵守以下操作要点：a)微生物修复耕地土壤重金属污染应用条件和技术参考 HG/T20719、HJ/T 415。b)在确定耕地土壤重金属污染特征后，选择适合的微生物菌株，自然界中已存在的菌株或经过工程改良的菌株均可，其安全性须满足 GB/T 41728的要求。c)选定的微生物菌株培养和繁殖后，制备成液体悬浮物、固体菌剂或冻干粉剂等形式的菌剂，再通过表面喷淋法或深层渗管法均匀地施加到土壤中。d)应定期对修复后的土壤开展监测和评估，包括重金属有效态含量、土壤微生物群落结构和土壤生物活性的变化等，注意保持土壤的生态平衡，并根据需要进行调整。6.3.3应用要求微生物修复技术在实际应用中应注意以下要求：a)微生物修复技术的应用效果与土壤类型、污染特征、农作物类型等相关，需要科学选择微生物菌种和施用剂量，进行妥善的微生物管理，避免微生物在修复过程中扩散至非目标区域。b)微生物修复的效果受到多种技术条件因素的影响，如微生物菌剂的浓度、添加时间等，优化以上条件，有助于提高微生物修复效果。c)合理选择微生物和修复方案，以最大程度地减少对土壤生态系统的负面影响。6.4植物修复6.4.1适用范围及选用原则植物修复技术适用于小面积的严格管控类耕地，需要满足海拔、气温等植物适宜生长的基本条件。国内推荐的常用超积累植物见附录 B。6.4.2操作要点为保证修复效果，在实际应用中应遵守以下操作要点：a)选取多年生的修复用植物种苗开展持续型植物萃取。根据植物生长要求进行合理密植，在植物生长过程中根据生长发育情况和土壤肥力合理补充氮磷钾肥料，以提高植物生物量和修复效率；根据植物生长情况，选择地上部生物量达到峰值或营养生长向生殖生长过渡时期进行DB54/T 036620247刈割，一年中可安排 2 次3 次；在冬季根据植物生长需求做好保温措施，确保植物可以安全越冬连续多年生长。b)选取对重金属抗性强的修复用植物种苗开展诱导性植物提取。选取适宜的小分子有机酸或生物表面活性剂等作为土壤重金属活化剂；在植物快速生长时期，将活化剂配制成溶液，浇灌到植物根区，一个生长季可开展 2 次3 次灌根。根据植物生长情况，选择地上部生物量达到峰值或营养生长向生殖生长过渡时期进行刈割，一年中可安排 2次3次。6.4.3应用要求在实际应用中应注意以下要求：a)植物修复过程中，应选择合适的栽培措施，包括育苗、翻耕、间套作、刈割等。根据植物的特点与当地气候结合做到科学种植，提高修复效率。b)修复用植物的处理：在植物地上部和根部收获后，集中收储，风干后的植物体根据危险废物处理要求进行处置，推荐措施包括：焚烧后灰分填埋、缺氧炭化后去除重金属制备生物炭、发酵后脱除重金属制备有机肥等。DB54/T 036620248A A 附 录 A（资料性）耕地土壤重金属污染修复常用钝化剂类别 名称 主要代表性材料 目标元素 作用机理石灰类 氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钙镁镉、铅、汞 提高土壤pH，生成氢氧化物或碳酸盐沉淀；增加土壤表面可变负电荷，增强重金属离子在土壤上的吸附固定黏土类 海泡石、蒙脱土、凹凸棒石镉、铅、汞、砷、铬络合吸附、离子交换、增强重金属离子在土壤上的吸附固定磷基材料 钙镁磷肥、羟基磷灰石、过磷酸钙、磷酸盐铅、镉 生成难溶性磷酸盐沉淀、表面络合吸附金属氧化物类 零价铁、铁氧化物、铁盐 砷、铬、镉、铅氧化还原作用、沉淀作用、表面络合吸附无机类钝化剂硫化物硫酸盐类 硫酸锌、硫酸锰、多硫化钙、硫酸铁、硫酸亚铁汞、镉、铬 氧化还原作用、沉淀作用、离子拮抗作用生物质炭 秸秆生物炭、污泥生物炭、畜禽粪便生物炭镉、铅、汞、砷、铬络合吸附、沉淀、增强重金属离子在土壤上的吸附固定有机肥类 有机肥、堆肥 镉、铅、汞、砷、铬与土壤中的重金属离子生成难溶的络合物有机类钝化剂腐植酸类 腐殖酸、富里酸 镉、铅、汞、砷、铬调节土壤pH和氧化还原电位改变重金属形态；腐殖质与重金属离子生成络合物或螯合物改性功能材料 铁锰改性生物炭、巯基改性坡缕石镉、铅、汞、砷、铬选择性络合螯合作用、增强吸附作用 复合材料复配复合材料 黏土-磷酸盐复配、零价铁-黏土复配镉、铅、汞、砷、铬沉淀作用、表面络合吸附、增强吸附作用、氧化还原作用DB54/T 036620249B B 附 录 B（资料性）国内推荐常用超积累植元素 植物名称蜈蚣草Pteris vittata Linn.欧洲凤尾蕨Pteris cretica Linn.As钻形紫菀Symphyotrichum subulatum(Michx.)G.L.NesomCr 李氏禾Leersia hexandra Swartz芸薹Brassica rapa Linn.var.oleifera(DC.)Metzg伴矿景天Sedum plumbizincicola X.H.Guo&S.B.Zhou ex L.H.Wu龙葵Solanum nigrum Linn.鬼针草Bidens pilosa Linn.苋Amaranthus tircolor Linn.野茼蒿Crassocephalum crepidioides(Benth.)S.Moore紫茉莉Mirabilis jalapa Linn.猪殃殃Galium aparine Linn.var.tenerum(Gren.et Godr.)Rchb.花叶滇苦菜 Sonchus asper(Linn.)Hill红果黄鹌菜Youngia erythrocarpa(Vaniot)Babcock et Stebbins.万寿菊Tagetes erecta Linn.Cd孔雀菊Tagetes patula Linn.土荆芥Dysphania ambrosioides(Linn.)Mosyakin et Clemants Pb柳叶箬Isachne globosa(Thunb.)Kuntze