《鉻污染土壤原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)指南》

CAEPIXXX－2016ICS13.080CCSZ05ICS13.080CCSZ05團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/ACEF□□□－20□□鉻污染土壤原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)指南Technicalguidelinesforthein-situenhancedmicrobialremediationofchromiumcontaminatedsoil（征求意見(jiàn)稿）20□□-□□-□□發(fā)布20□□-□□-□□實(shí)施中華環(huán)保聯(lián)合會(huì)中華環(huán)保聯(lián)合會(huì)發(fā)布PAGE3鉻污染土壤原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)指南1范圍本文件提出了鉻污染土壤原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)的總則，推薦了原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)工藝過(guò)程及修復(fù)過(guò)程監(jiān)測(cè)與效果評(píng)估等。本文件適用于鉻渣堆場(chǎng)和鉻鹽廠(chǎng)遺留場(chǎng)地等鉻污染土壤的原位強(qiáng)化微生物修復(fù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB15618土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)GB36600土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)GB/T12801生產(chǎn)過(guò)程安全衛(wèi)生要求總則GB/T16483化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容和項(xiàng)目順序GB/T50640建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則HJ25.4建設(shè)用地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則HJ25.5污染地塊風(fēng)險(xiǎn)管控與土壤修復(fù)效果評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則HG/T20719微生物法修復(fù)化工污染土壤技術(shù)規(guī)范HJ/T415環(huán)保用微生物菌劑環(huán)境安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則LY/T1218森林土壤滲透性的測(cè)定3術(shù)語(yǔ)和定義HG/T20719界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1原位強(qiáng)化微生物修復(fù)in-situenhancedmicrobialremediation不改變污染土壤的位置，在微生物修復(fù)污染土壤的基礎(chǔ)上，引入物理、化學(xué)、生物等修復(fù)手段，增強(qiáng)原有微生物對(duì)污染物修復(fù)效果的一類(lèi)強(qiáng)化微生物修復(fù)污染技術(shù)。3.2 協(xié)同微生物synergisticmicroorganisms具有間接將高毒性六價(jià)鉻還原為低毒性三價(jià)鉻的能力或?yàn)殂t還原功能菌修復(fù)提供有利條件，能夠協(xié)同鉻還原功能菌還原六價(jià)鉻或修復(fù)鉻污染土壤中其他重金屬污染的微生物。3.3包埋材料embeddingmaterial通過(guò)包裹微生物的方式提供支撐或保護(hù)以強(qiáng)化微生物修復(fù)效果的載體。3.4生物刺激劑biostimulant通過(guò)提供不同類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)源等促進(jìn)或刺激微生物發(fā)揮作用的物質(zhì)。4總則4.1一般原則4.1.1應(yīng)用原位強(qiáng)化微生物修復(fù)技術(shù)宜在保持土壤位置和物理狀態(tài)基礎(chǔ)上，堅(jiān)持科學(xué)合理、因地制宜、切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)適用的原則。4.1.2六價(jià)鉻污染是土壤鉻污染修復(fù)的最主要目標(biāo)，原位強(qiáng)化微生物修復(fù)是以還原固化的方式將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，不宜采用氧化修復(fù)方式。4.1.3除土壤鉻污染外，還存在其他重金屬污染，可采用多種聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，選擇修復(fù)技術(shù)應(yīng)符合HJ25.4的要求，并綜合考慮包括但不限于節(jié)能環(huán)保和施工簡(jiǎn)便等因素。4.1.4應(yīng)用微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)考慮生物安全因素，微生物施加于污染土壤后，微生物群落水平的生態(tài)毒性的評(píng)價(jià)應(yīng)符合HJ/T415的要求。4.1.5修復(fù)中涉及的化學(xué)藥品使用宜符合GB/T16483的要求。4.1.6修復(fù)中涉及的勞動(dòng)安全和職業(yè)衛(wèi)生要求應(yīng)符合GB/T12801規(guī)定。易產(chǎn)生二次污染物揚(yáng)塵的控制措施宜參照GB/T50640執(zhí)行。4.2工藝流程4.2.1原位強(qiáng)化微生物修復(fù)鉻污染土壤的工藝流程宜參見(jiàn)圖1，包括但不限于以下內(nèi)容：——鉻還原功能菌培養(yǎng)；——原位強(qiáng)化微生物修復(fù)；——修復(fù)過(guò)程監(jiān)測(cè)與效果評(píng)估。圖1原位強(qiáng)化微生物修復(fù)鉻污染土壤技術(shù)工藝流程圖4.2.2強(qiáng)化技術(shù)的工程實(shí)施順序根據(jù)強(qiáng)化材料的形態(tài)分為管道鋪設(shè)前和管道鋪設(shè)后，固體強(qiáng)化材料（包埋材料、固體生物刺激劑、電子供體型礦物材料）宜在管道鋪設(shè)之前施加，液體強(qiáng)化材料（協(xié)同微生物、液體生物刺激劑）宜在管道鋪設(shè)之后施加。5鉻還原功能菌的選擇和培養(yǎng)5.1鉻還原功能菌的選擇5.1.1鉻還原功能菌可為土著鉻還原功能菌或具有鉻還原功能的工程菌。5.1.2對(duì)于生態(tài)敏感、脆弱區(qū)，宜采用土著鉻還原功能菌。對(duì)于微生物結(jié)構(gòu)不豐富、土著鉻還原功能菌篩選難度大的地區(qū)，宜采用具有鉻還原功能的工程菌。對(duì)于六價(jià)鉻污染嚴(yán)重地區(qū)，可采取土著菌和工程菌聯(lián)合使用的方式。5.1.3鉻還原功能菌的種屬包括但不限于脫硫弧菌、微球菌、芽胞桿菌、硫桿菌、假單胞菌。5.2鉻還原功能菌的培養(yǎng)土著鉻還原功能菌培養(yǎng)的主要過(guò)程包括采樣、富集、篩選、分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)等，具有鉻還原功能的工程菌可經(jīng)過(guò)馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)后使用，宜參照HG/T20719執(zhí)行。6原位強(qiáng)化微生物修復(fù)6.1鉻污染土壤的預(yù)處理宜采用土地平整和/或定期翻耕等工程措施進(jìn)行土壤預(yù)處理，土壤預(yù)處理深度少于1m，保持表層土壤平整和松散，以利于微生物生長(zhǎng)。6.2強(qiáng)化技術(shù)的選擇6.2.1協(xié)同微生物強(qiáng)化鉻還原功能菌：適用于含有其他重金屬或濕法解毒后Fe3+含量高于該區(qū)域土壤背景值2倍以上、鉻污染程度輕微的土壤。6.2.2包埋材料強(qiáng)化鉻還原功能菌：適用于微生物不易留存的土壤環(huán)境，如水土流失嚴(yán)重、土壤滲透性高，鉻污染程度輕微的土壤，土壤滲透系數(shù)測(cè)試應(yīng)參照LY/T1218執(zhí)行。6.2.3生物刺激劑強(qiáng)化鉻還原功能菌：適用于土壤營(yíng)養(yǎng)貧瘠、土壤滲透性適中、鉻污染程度顯著的土壤。6.2.4電子供體型礦物材料強(qiáng)化鉻還原功能菌：適用于土壤滲透性差、鉻污染程度嚴(yán)重的土壤。6.2.5根據(jù)污染土壤性質(zhì)及狀況，可采用多種強(qiáng)化技術(shù)聯(lián)合的方式修復(fù)。6.3技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)6.3.1強(qiáng)化技術(shù)實(shí)施6.3.1.1協(xié)同微生物強(qiáng)化鉻還原功能菌修復(fù)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)協(xié)同微生物的選擇需考慮以下因素：a）協(xié)同微生物宜為還原菌或具有固定重金屬功能的微生物。b）常用協(xié)同微生物可選用硫酸鹽還原菌、鐵還原菌單一菌群或復(fù)合菌。硫酸鹽還原菌、鐵還原菌可用于Fe3+含量高或含有其他重金屬陽(yáng)離子（如鎘、鉛、鋅）的鉻污染土壤。c）協(xié)同微生物可為土著菌或工程菌。土著菌宜經(jīng)過(guò)采樣、富集、篩選、分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)后使用，工程菌可經(jīng)過(guò)馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)后使用，具體步驟參照HG/T20719執(zhí)行。協(xié)同微生物的施加需考慮以下因素：a）協(xié)同微生物的工藝參數(shù)可依據(jù)HG/T20719確定。b）若協(xié)同微生物與鉻還原功能菌的培養(yǎng)基、生長(zhǎng)環(huán)境相同，宜考慮同時(shí)培養(yǎng)和施加協(xié)同微生物和鉻還原功能菌，以縮短工藝流程。若協(xié)同微生物與鉻還原功能菌的生長(zhǎng)環(huán)境相同、培養(yǎng)基不同時(shí)，宜考慮采用同管道系統(tǒng)錯(cuò)時(shí)輸送菌液。6.3.1.2包埋材料強(qiáng)化鉻還原功能菌修復(fù)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)包埋材料的制備需考慮以下因素：a）包埋材料的制備流程包括但不限于：原材料的溶解、鉻還原功能菌的包埋、包埋材料的成型。b）包埋原材料根據(jù)鉻還原功能菌生長(zhǎng)的需求進(jìn)行選擇，宜選擇提供物理支撐和/或微生物營(yíng)養(yǎng)源的物質(zhì)。常用包埋原材料可選用海藻酸鈉、聚乙烯醇、糯米、骨膠等。c）包埋原材料溶于水的質(zhì)量比例宜為5%~10%，必要時(shí)可通過(guò)加熱增加溶解度。d）鉻還原功能菌加入包埋體系之前，體系溫度宜<30℃；鉻還原功能菌加入到包埋體系中，宜處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期且摻加體積比例宜為10%~50%。e）包埋材料制備成型的形狀可為球形或膠囊狀，成型后包埋材料置于穩(wěn)定液中，增強(qiáng)包埋材料的穩(wěn)定性。常用穩(wěn)定液可選用飽和硼酸、5%~10%氯化鈣等，穩(wěn)定時(shí)長(zhǎng)宜在24h以上。f）包埋菌劑的顆粒大小宜根據(jù)土壤顆粒組成、六價(jià)鉻還原效果、修復(fù)成本經(jīng)濟(jì)性確定，確保包埋材料穩(wěn)定停留在一定的土壤修復(fù)深度。包埋材料的施加需考慮以下因素：a）宜根據(jù)土壤鉻污染中六價(jià)鉻的含量、包埋材料的提升效果、修復(fù)周期等因素確定包埋材料的用量。b）宜根據(jù)土壤鉻污染所需修復(fù)深度，采用表面鋪設(shè)或攪拌混合的方式施入包埋材料。6.3.1.3生物刺激劑強(qiáng)化鉻還原功能菌修復(fù)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)生物刺激劑的選擇需考慮以下因素：a）生物刺激劑可為固體或液體。常用生物刺激劑可選用氮源型刺激劑（如尿素、豆粕粉）、碳源型刺激劑（如甘蔗渣、乳酸鈉）、離子型刺激劑（如鈣離子）等。b）生物刺激劑宜為鉻還原功能菌的限制性營(yíng)養(yǎng)源。c）宜考慮生物刺激劑對(duì)土壤基本性質(zhì)、植物生長(zhǎng)、生態(tài)系統(tǒng)平衡的改變情況，排除對(duì)土壤性質(zhì)改變較大的生物刺激劑。生物刺激劑的施加需考慮以下因素：a）生物刺激劑的工藝參數(shù)包括但不限于：刺激劑配比、用量。b）液體生物刺激劑的噴淋/滲灌宜與鉻還原功能菌的噴淋/滲灌保持一致，宜考慮采用同管道系統(tǒng)同時(shí)/錯(cuò)時(shí)輸送，以節(jié)省工藝流程。6.3.1.4電子供體型礦物材料強(qiáng)化鉻還原功能菌修復(fù)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)電子供體型礦物材料的選擇需考慮以下因素：a）常用電子供體型礦物材料可選用磁黃鐵礦、磁鐵礦等，對(duì)土壤pH的影響不超過(guò)±1.0。b）電子供體型礦物材料宜不活化土壤中其他重金屬，不會(huì)造成其他重金屬污染。電子供體型礦物材料的施加需考慮以下因素：a）電子供體型礦物材料施加之前根據(jù)粒徑大小需求進(jìn)行破碎、球磨；控制進(jìn)球磨設(shè)備的材料粒度，對(duì)不滿(mǎn)足進(jìn)料要求的材料進(jìn)行破碎或篩分。b）經(jīng)球磨進(jìn)一步降低電子供體型礦物材料的粒徑，宜考慮強(qiáng)化六價(jià)鉻還原效果、球磨成本經(jīng)濟(jì)性。c）電子供體型礦物材料宜采用表面鋪設(shè)或攪拌混合的方式施入土壤鉻污染中。6.3.2管道鋪設(shè)根據(jù)微生物表面噴淋或深層滲灌的方式選擇表面平鋪管道或者深層埋入管道。管道間距宜保證微生物噴淋/滲灌范圍覆蓋全部污染區(qū)。具體管道鋪設(shè)的工程實(shí)施宜按照HG/T20719執(zhí)行。6.3.3微生物噴淋與滲灌6.3.3.1宜根據(jù)微生物的好氧或厭氧生長(zhǎng)環(huán)境確定表面噴淋或深部滲灌的施加方式。6.3.3.2微生物噴淋/滲灌的工程實(shí)施宜按照HG/T20719執(zhí)行。微生物噴淋/滲灌的周期宜根據(jù)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)因子實(shí)時(shí)調(diào)整。6.3.4設(shè)備選擇6.3.4.1修復(fù)設(shè)備包括但不限于：土壤預(yù)處理設(shè)備（挖掘機(jī)、平整機(jī)、翻耕機(jī)）、微生物培養(yǎng)罐、菌液輸送系統(tǒng)（自吸泵、管道、管道連接裝置、噴頭），可依據(jù)修復(fù)需求增加造粒機(jī)、攪拌裝置等必要設(shè)備。6.3.4.2修復(fù)管道宜根據(jù)表面噴淋或深層滲灌的方式選擇噴淋管道或滲灌管道。7修復(fù)過(guò)程監(jiān)測(cè)與效果評(píng)估7.1修復(fù)過(guò)程監(jiān)測(cè)7.1.1修復(fù)過(guò)程中的環(huán)境監(jiān)測(cè)按照HJ25.2及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，除土壤、地下水、地表水外，原位監(jiān)測(cè)樣品可包括土壤滲濾液。7.1.2土壤與滲濾液的原位監(jiān)測(cè)點(diǎn)位最大深度宜不小于土壤修復(fù)深度，取樣深度間隔宜20cm~50cm。環(huán)境監(jiān)測(cè)因子包括但不限于：總鉻、六價(jià)鉻、氧化還原電位、pH、濕度、微生物群落結(jié)構(gòu)等。pH、氧化還原電位、濕度宜采用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方式，總鉻、六價(jià)鉻、微生物群落結(jié)構(gòu)采用取樣并送檢的方式。7.1.3監(jiān)測(cè)頻次根據(jù)修復(fù)周期分時(shí)段定期取樣。修復(fù)初期土壤滲濾液的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)7天，土壤的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)14天；修復(fù)中期土壤滲濾液的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)14天，土壤的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)1個(gè)月；修復(fù)后期土壤滲濾液的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)1個(gè)月，土壤的取樣時(shí)間間隔不超過(guò)3個(gè)月。7.1.4通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)pH、氧化還原電位、濕度等數(shù)據(jù)，結(jié)合土壤和土壤滲濾液總鉻、六價(jià)鉻濃度與六價(jià)鉻的去除率，適時(shí)對(duì)協(xié)同微生物施加工況進(jìn)行調(diào)整，確保土壤中環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定且六價(jià)鉻處于持續(xù)下降或趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。7.1.5土壤微生物群落結(jié)構(gòu)水平的生態(tài)毒性安全評(píng)價(jià)應(yīng)符合HJ/T415的規(guī)定，在發(fā)生安全評(píng)價(jià)不符合規(guī)定的突發(fā)狀況時(shí)，可停止微生物施加。7.2修復(fù)終點(diǎn)的判定7.2.1土壤修復(fù)終點(diǎn)值以達(dá)到修復(fù)方案中確定的修復(fù)目標(biāo)值判定為修復(fù)終點(diǎn)，同時(shí)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB36600、GB15618和HJ25.5規(guī)定。7.2