煤矸石山生态环境综合治理方法
申请号/专利号：200910081372
煤矸石山生态环境综合治理方法属于矿产废弃物的治理及生态环境恢复领域，主要解决对煤矸石山灭火、防火并构建植被问题；首先对煤矸石山现场勘查，并制定施工作业计划；以防火为主，防火灭火相结合，以机械方法在煤矸石山体上先浅层喷射注浆全面封堵形成封堵层（８），在封堵层（８）上喷射过渡泥浆进行全面覆盖形成过渡层（９），在过渡层（９）上喷射含草灌类植物的泥浆进行全面覆盖形成种植层（１０）；喷射中本着自下而上等高线环带式作业，逐渐全面覆盖，并以实际选用不同的作业方式；有益之处，对煤矸石山体结构无扰乱，以防火为主，防火灭火结合，防火效果好而持久；以可靠有效的防火、灭火措施为保障条件构建种植层，选用草灌类植物，并进行封山管理，植被恢复有保证；以现有专业机械设备施工作业；易实施；难度小、效率高、投资少，治理效果有保证。
义马：矸石山生态治理见成效
义马地处豫西，1981年建市，国土面积112平方公里，总人口16.1万人，辖7个办事处，是以煤炭生产为主的工业城市。义马市现有林业用地总面积7.39万亩，林木覆盖率43.6%。
从上世纪60年代开始，随着义马煤田的不断开发，累计出产原煤4.5亿余吨，为国家经济建设作出了巨大贡献。但随着煤炭生产的发展，也带来了许多环境问题，如每年要从井下排出大量的煤矸石，日积月累堆成座座小山，占用了大量农田。矸石长期露天堆放，极易自燃，产生有害气体和降尘，造成环境污染。
怎样减轻矸石粉的严重污染，减少雨水的冲刷，恢复生态环境面貌，保证人民群众的正常生产生活，就成了摆在义马市人民面前的一项重要任务。
从1991年开始，义马市对矸石山进行造林试验，目前已完成造林3700余亩，投入资金850余万元，栽植刺槐林2000亩、紫穗槐700亩、侧柏300亩，其他树种500亩，均获成功，为矸石山生态治理探索出了一条路子。
义马市在矸石山生态治理方面主要采取以下几项措施：
一、义马市委、市政府高度重视矸石山生态治理工作，加大资金投入
市委、市政府把矸石山造林作为生态环境建设的一项重要工作，列入议事日程，定期召开会议，安排部署，并安排专人搞好试验示范造林，2007年还对矸石山进行了全面调查，制定了五年生态治理造林规划。
二、采取“培土栽植法”，使矸石山造林成功
在矸石山上怎么栽树，栽什么树，没有先例可循，没有这方面的人才，只能摸索着干。首先，义马市在北露天矿成立了矸石山绿化小组，成立了林场，配备了技术人员，专门攻关矸石山造林的技术问题。在对矸石山土质情况进行化验后，发现矸石山成分主要有页岩、砂岩和少量沙石，由于堆积年限较短，表面风化程度差，干燥、瘠薄、渗透性强、蓄水保墒力差、肥力结构差，pH值呈微碱性。根据化验结果，义马市选择了几个树种进行试栽对比，同时考虑到义马煤矿使用的塘材和坑木用材量大，就优先选择了耐旱的紫穗槐和豫西刺槐，刺槐亩栽220株，株行距1.5米×2米，截干栽植；紫穗槐亩栽440株，株行距1.5米×2米，每坑2株。坑挖好了，树栽上了，但一浇水就全部浸没了，矸石上没有土，造林成活遇到了困难，怎么办？义马市农林局技术人员，大胆设想，打破常规，创造性地采用“培土栽植法”。即在下雨或浇水后，多培土根，当年栽的树苗必须达到4次培土压根保墒。通过几年的努力，这一有效的方法使得当年栽树发芽率达到90%。保存率达到85%以上。“培土栽植法”确实是一种科学栽植方法，对矸石山造林切实可行，也由此使得造林面积迅速增加。
三、加强林木管护，确保林木正常生长
为搞好矸石山造林工作，义马市安排2名护林员加强管护，去冬今春又对矸石山进行封育，设置围栏1000米，标牌5个。
四、加强对矸石山造林工作的实验研究
2008年春天，义马市与河南省郑州大学联合对矸石山所造林进行生态环境调查，对造林成效进行评估，为下步扩大造林面积打下了坚实基础。
五、矸石山造林工作目前已初见成效
今天的义马，昔日煤尘满天飞的现象看不到了，裸露的矸石山也不见了，取而代之的是披上了绿装的矸石山，绿树掩映的矸石山。矸石山造林的成功，使当地的生态环境得到了极大改善。如今的矸石山林中有刺猬、野鸡、野兔、蛇、猫头鹰等动物栖息，天空有鸟雀盘旋，清新的空气、动听的鸟声，吸引了休闲的人们，成了人们上山游玩、散步、打拳、健身的好场所，昔日的矸石山变成了今日的绿色海洋。
无覆土的自燃煤矸石山绿化技术
发布人：发布日期：2009-04-20
露天堆放的煤矸石山极易自燃，释放大量的有毒有害气体如SO2、CO、H2S等，严重污染大气、土壤及水环境，导致严重的环境问题和社会问题。在我国煤矸石综合利用率较低的情况下，煤矸石山绿化是解决煤矿区环境问题的最有效途径，而以往该领域的研究与实践主要是针对未自燃或已自燃后的煤矸石山的绿化。对自燃矸石山的治理则往往采用碱性浆液深部注浆或表面覆盖黄土隔氧灭火的方法，绿化也仅限于直接覆土的植被简单种植，实践已证明效果欠佳和无法长效，治理若干年后覆盖土壤变酸、复燃现象屡见不鲜。
该项目将煤矸石山防灭火技术与绿化技术有机集成，应用源头污染控制与生态恢复的交互作用研究成果，提出一种既能防灭火又能绿化的自燃煤矸石山综合治理技术。根据国内外研究成果及实践经验，对煤矸石山的整地方式和灭火降温方法进行了优化改进，筛选出了两种适用于自燃煤矸石山且对环境无害的杀菌剂（专杀氧化菌、脱硫菌），对惰性材料的选择、覆盖厚度及碾压方式等给出了详细参考依据，表层种植不覆土，植被栽植和后期管理，可根据自燃煤矸石山不同的自然地理条件、堆存方式及煤矸石的来源和特性，灵活选择和设定。该技术将整地和灭火降温、生物治理、惰性材料覆盖及碾压等系列方法进行优化并有机融合，有效灭除和防止煤矸石山的自燃并创造有利绿化的立地条件，可以使自燃的煤矸石山灭火并绿化，尽快形成稳定的自维持的煤矸石山植被生态系统，从而有效防止煤矸石山复燃，实现了煤矸石山高质、长效治理的目标，减少煤矸石山对周围环境的危害，改善矿区生态环境和美化当地景观，社会、经济和环境效益显著。已申请国家发明专利。
听取改善生态建议寻求矸山治理“良方”
——阳泉市煤矸石综合治理和生态恢复研讨会专家发言（摘要）
录入时间：07-05-25 09:34:42作者：来源：阳泉日报5月19日，我市邀请国家环保总局、省环保局和全国部分环境保护方面的权威人士和专家学者，共商治理煤矸石污染、恢复阳泉生态、改善阳泉环境大计。专家们先后到三矿280矸山、大垴梁矸山现场等地进行参观。在随后召开的煤矸石综合治理和生态恢复研讨会上，专家们对我市煤矸石综合利用和矸石山生态恢复提出了各自的建议和意见。现将部分专家的建议和意见进行选登，以供全市各煤炭企业参考。
于云江（中国环境科学院环境与健康研究室主任、研究员）
对于煤矸石怎么综合利用、怎么样治理是一个难题，阳泉市的煤矸石治理和生态恢复为全国开展治理开了一个好头。阳泉市是重要的煤炭基地，为我国的建设立了很大的功劳。同时，环保力度也非常大，做出了很大的成绩。参观阳泉煤矸石山生态恢复工程后我感触很深，这样治理是一个很好的思路。据我了解，国内外的煤矸石治理，一个是用来发电，另外就是做建材、水泥，是一个很好的产业链。但是，阳泉煤矸石数量太大，完全利用不可能。通过实地考察后，在煤矸石山上搞生态恢复工程是非常好的。从目前生态恢复的情况看，植被覆盖效果比较好，取得的成效也比较好，但是还存在部分水土流失的问题。在这方面，我建议：一是要在物种的选择上下功夫，选择适宜矸山上生长的植物。水土流失的保护主要还是靠植物，把植被覆盖率提高，选择植物是非常重要的一个部分。物种结构上我不主张乔灌结合，应该是灌木和草本结合，这样对水土保持也非常有利。二是节水措施，把雨水存住，这个办法也很好。同时，要想办法把生态恢复成本降下来，这还需要进一步研究。在生态保护上，第一个阶段主要是保护，再往后应当初步形成了一个比较好的生态环境区后，要适当地考虑经济效益。
吕世海（中国环境科学院生态修复研究室研究员、博士）
阳泉是煤炭生产基地，对国家的经济建设做出了很大的贡献，但是后续的环境问题也带来很大的压力，尤其是煤矸石给环境带来很大的影响。而且每年还在以700多万吨的速度增加。目前，阳泉在煤矸石的治理上思路是比较明确的。煤矸石的自燃现象，以及自燃以后产生的二氧化硫直接影响到大气环境，能在条件很恶劣的情况下，达到现在的治理效果是很不容易的。但是，我认为还存在一些问题：一个是土层有点薄。土层的结构一定要相对厚一些，这样才能够起到密封的作用。对于边坡来讲，坡度比较大，如果覆土很厚的情况下，雨水冲刷可能就要发生水土流失，而我们现在采取的一些植被保护的措施很难将它在短期内解决，所以要采取分层覆盖和结构支撑相结合的办法。二是植被的恢复问题，一定要解决好水的问题。三是草种搭配问题，要多考虑煤矸石的特点。我认为，从植被结构来看应该是以草为主，不要种乔木，要以浅根系的植物为主。在植被选择上，一方面要引进优良的草种，另一方面最好要用我们的乡土草种，而且乡土草种还要大力推广，能适应我们自己的环境需要，要在满足生态保护的前提之后考虑观赏问题。浇水的问题一定要从植被分析的角度满足它的特点，同时还要注意节水。治理矸山要在研究上下功夫，少做无用功。前期的工作一定要各个部门配合研究，制定好方案，以利于我们下一步大力推广。
杜锐（省煤管局环境科学研究所所长、教授级高工）
阳泉矸石治理的力度是全省最大的一个地区，阳泉是一个具有特殊工业结构的城市，市区内分布着阳煤集团的五个煤矿，相当集中，而且产生的矸石又非常容易自燃，所以对当地的环境造成了极大的影响，阳泉对此非常重视。
从阳泉现存的矸石特点看，含有硫化铁，使矸石容易自燃。对于矸石治理要从几个方面来进行。一是要加大综合利用和开发。阳泉在这些方面做出了一些成绩，但是还要加大治理和综合利用力度，进一步开发。二是要从源头上治理，选择更为合适的矸石堆放地点，从环境保护的角度上来规划，防止形成有利于矸石自燃的条件。一旦矸石自燃后治理起来投资就不小。同时，还要从矸石山自燃的可能性上进行分析，对硫铁矿进行分捡，加大矸石山防自燃力度。要多与科研机构联系，吸取经验，选择一个矸石山彻底的治理方案。
王景龙（山西省环保局助理巡视员）
目前从矸石山的治理来说，大致有三种：一是回填。即从哪里出来，回填到哪里去；二是利用。三是就地合理处置，无害化堆存和恢复植被。阳泉近年来在自燃灭火、石灰乳灌浆灭火基础上恢复生态是成功的探索。去年用不同植物试验生态恢复取得了成功。今年，根据政府规划，要大面积展开，对已经形成几十年的矸山污染治理是非常必要的。考虑到山西的实际情况，要从源头上科学合理的综合治理采煤造成的环境问题，必须因地制宜、分别处
置。
第一、回填。即把采煤过程中产生的矸石再回填到矿井里面。因为一是普通煤矸石，无论是自然堆存还是黄土覆盖都存在着弊端。弊端是容易滑坡，黄土的覆盖层毕竟是很薄的，要有一个过程，要有一个缓坡，该覆盖的覆盖，该补种的补种，但不能完全杜绝自燃的发生。煤矸石自燃排放的是温室气体，对环境的影响是非常大的；二是有利于防止采煤地区的地表塌陷和地表水的流失。山西水环境的恢复必须要把地下“窟窿”填起来，泉眼才有恢复的可能。在这个情况下，把地下“窟窿”填起来，是个重要且必须做的事情，如果把矸石填到“窟窿”里，恢复水环境的平衡。一些发达国家都采取这样的办法，国内一些省也这样做，山东能做到，我们山西也可以做到。阳泉地表不利于回填，但并不是所有的都是浅层的，如何采取一些有利的措施还是可行的。采矿过程中把矸石从矿里拿出来，工作量很大，采取回填措施，可以节省占地，节约投资，自燃可能性很少。
第二、合理的堆存和植被的恢复工程。我们应该从降低成本、完善机制入手，地方政府、有关部门要参与，组成联合治理机构，统一协调选址、取土等问题，降低堆存和恢复植被成本。
第三、综合利用。应该充分考虑现在的技术和水平，当地的环境能力和承载能力。矸石里的成分非常复杂，我们利用的是其中的一部分，不能利用的部分就是污染物，必然以固态、液态、气态的形式排放到环境中。因此，鼓励综合利用，因地制宜，当地的环境容量有限，矸石发电、制砖仍会形成大气污染问题，不是只要综合利用就一味发展，要考虑环境承载能力。
建议市政府、省环保局要大力支持，总结开展矸石山覆土的初步成果，依托阳煤集团成立一个关于煤矸石治理的联合机构，形成现代化、市场化的运作机制，进而走向市场，这样符合社会化发展的理念。具体渠道：一是申请科研经费。二是专项列支。三是发展清洁生产、循环经济。
王中新（中国环境文化促进会副秘书长）
这次到阳泉，感到阳泉市在市委、市政府的领导下，大家全力配合，环保部门努力工作，企业主动投入，使阳泉从全国重点城市的倒数第二位前移六位，做到这一步非常不容易，也付出相当大的代价。而且很多经验要好好总结一下，进行比较好的宣传，并可起到示范作用。
我觉得现在很多资源需要整合，阳煤集团今年治理1000多亩矸石山对于企业来说压力不小。治理矸山污染需要投入，单靠地方财力还是有限的，环保部门确实很吃力，要整合资源，争取资金支持。小流域治理、滑坡治理、退耕还林还草可以向水利、农业、林业部门争取资金。农业部、水利部、扶贫办都有一部分资金，要善于争取，政府的支持等于减少企业的压力。小流域治理，比如小沟筑坝，把沟填平，变成地，防治水土流失。农业部、国土资源部很支持复垦。农业、国土、水利、财政部都有资金，把资源整合起来，市政府要综合考虑，各自拿方案，在发改委立项，变成项目，共同争取资金，政府对企业的支持也就做到了。企业也要做，争取资金也是有科学的，跑步前进是有道理的，我的建议主要是从资金的争取上琢磨，把煤矸石项目做起来，要善于争取，尽快解决矸石污染问题。
岳玉军（国家环保总局污控司流域处副处长）
阳泉自己城市的消化能力有限，能不能研究一下城市之间的消耗能力，有没有可行性，将矸石用于周边城市的综合利用，共同减少矸石的堆存量。
彭近新(国家环保总局科技委员、教授)
我是第一次到山西阳泉，很有收获。特别是市长、副市长、环保局长介绍了一些情况，现场又进行了考察，眼见为实，我觉得阳泉市委、市政府是在认认真真地贯彻科学发展观，坚持人与自然和谐发展，不是停留在思想上，而是落实到了实践中。我们阳泉对国家的贡献是太大了，拉出去的煤用60吨的大卡排列可以围着地球转几圈，这就形象生动地说明对国
家做的贡献，不用再说。13亿吨，13亿人每人摊上1吨，贡献何其大也。我们阳泉人民、阳泉的领导对我们国家经济建设、社会发展所做的贡献是可敬可佩的。
第一就是尊重规律，科学决策。这个主要是针对今天上午参观的280矸山治理项目来说的，我同意于云江教授、吕世海博士说的意见，他们在这方面是专家，他们说的很到位，很透彻。这里面实际上就是一个如何尊重科学规律，做好综合决策的问题。具体到生态恢复方面，我觉得首先我们应该选择一个什么样的模式，来适合我们这个煤矸石山的生态恢复。近期，而且是在相当长的一段时间里，应该是以草灌结合，这没有什么更多的道理要讲，就是科学决定的。第二就是尊重规律，在覆土厚度方面要摸索规律。目前我们这个项目还处在摸索阶段，平面平台上土是多厚，边坡上是多厚，具体我们经过实践对比，比照以后，选择一组最佳数据。坡度、厚度、品种的选取，作为一个项目，要建立在一个科学的基础之上，否则我们将来推广的时候，就会失去科学依据。在植被选取的时候，要选取本地的优势品种。外来品种个别的也许管用，但很难适合这个地方的环境条件。适应过程也许还没有到，这个地方就已经滑坡了，就已经失败了。植被恢复的养分问题，这么大的面积，要让他们从大自然中，环境中获得养料，这个是符合自然规律的。第三就是要分步实施，长短结合。在近期，还是要以人工投入、人工修复为主。修复和恢复在字面上含义上是有一定差别的，修复还是讲的人工投入，人工建造相对要多一些。所谓恢复强调的是它自己具备了这个能力，自我建造去完善，去增强这么一个良性循环。在近期我们应该以生态修复，形成有生态保护作用的植被为主，以后经过几年稳定，人工的投入就会减少。从长期计议，覆土的厚度是要考虑的，厚了也不行，薄了也不行，究竟在什么范围这需要摸索。经过一段时间的修复和巩固，进入良性循环后，可以采取一种公众参与管理经营管护方式。植被恢复还有一个问题，就是灌溉方式的问题，灌溉方式与成本偏高是有关系。280矸山治理每亩平均是7万到8万元，阳煤集团舍得投入，是有远见的，是值得肯定的。但从经济角度看，我们不鼓励高成本，让企业去承担，所以要改变一下灌溉的方式。280矸山项目涉及到一些科学的问题，规律的问题，方式、厚度、坡度、植被、阶段、灌溉等方面的问题，需要进行科学总结。
第二就是宏观决策。就是要从战略思路和角度来思考阳泉的矸山综合治理。我们现在的矸石堆存已经两亿多吨了，而且每年还增加700多万吨，还有50年的开采周期，那么将来就还有几亿吨的矸石堆在我们阳泉地面上。设想一下阳泉20年、30年地面是什么样子，那时候的人居环境、人与生态是个什么样子。如果不想的长远一点，我们的后代怎么可持续发展。阳泉的煤矸山就是压在我们老百姓和领导头上的一座大山。过去我在国家环保总局法规司担任司长，那时大气污染防治法、固体废弃物防治法的修改，曾经到过很多国家考察。那么我们有没有发达国家经验可以借鉴、可以吸收、可以利用呢？我知道的有限，就我到过的地方没有现成的经验可以借鉴。世界上不是所有的国家都产煤，产煤的大国，像美国、欧洲的德国、英国，它现在都是后工业化社会，人少地多，我们是发展的初级阶段，人多地少。我们这里所面临的人口问题、水问题、资金问题，在人家那里不是问题，它已经越过了这个阶段。那么这个经验靠谁，靠我们自己。所以我很赞同刚才王景龙局长的意见，过去我们修订固体废物防治法的时候，就煤矸石的综合利用问题，就曾经论证过回填的可能性。我觉得这个就涉及到战略性的选择。现在我们山西还没有在煤矸石回填的问题上走出第一步，如果阳泉走出第一步了，不仅解决了我们自己家园的保护问题，而且对全省、全国都有指导意义，都有示范意义，这就是带有战略性的问题。现在国家环保总局正在做中国环境战略研究，这个不是一般的战略的研究，这是温家宝总理在春节的时候亲自批示的，上个星期在北京曾培炎副总理主持了启动仪式。我认为我们煤矸石的治理在我们国家、在我们山西是具有战略意义的。我们每年把多少万吨的煤矸石从地下发掘出来堆到地上来，堆到何年何月。所以，要综合整合一下，作为一个大的项目来研究。煤矸石的合理回填，带有长远性、综合性、战略性，是值得进行认真思考，需要请专家进一步分析论证研究。
如何把这个矸石治理事情向前推进，很多专家已经讲到了，善于工作，善于争取各种支持，有一些工程是可以做的，有些项目的支持是可以获得的，比如说环保方面，排污收费有一块资金就是用于区域性、流域性综合治理和新技术污染防治技术的开发。国家从“十一五”开始，资源的综合利用与生态修复，是国家长期规划的重点，我们要赶上这一趟车。我们在做项目也好，在获得支持也好，还要把这个项目的意义和我们所面临的特殊的情况考虑进去。阳泉的城市发展是“城在矿中、矿在城中”，城矿交合一体，全国有这样特点的城市不多。阳泉把这个问题解决以后，对于这一问题就有了重大突破，对国家就有重大贡献。我们市委、市政府应该利用这个机遇，抓住以人为本、和谐发展、科学发展、可持续发展这个大的主题，论证这个项目的可行性。
姜宏（国家环保总局科技司产业处副处长）
阳泉市政府对矸山治理重视程度非常高，监管力度比较大，投入强度比较高，环保工作取得了很好的成效，这给我的印象较深。
山西是生态条件不太好的地区，给人的印象是山西只重视眼前的利益，这是过去的一些政策所造成的，但从目前来看，山西特别是阳泉在今后的发展中，环境整治力度超过了我的想象。
关于煤矸石治理：阳泉市提出综合利用为主，在三年内生态要有所改观，有完整的思路。专家意见都可供市政府参考，对于解决矸山问题有很好的帮助。我从另一个角度谈谈自己的看法。一是阳泉是一个煤矿为主的资源型城市，煤矿和城市混合在一起，形成了比较被动的局面。放大一点考虑，不能完全拘泥于现在的状况，市政府要从长远考虑，但真正做起来是有些难。应该逐渐把矿区和生活区按照国家规划相应调整，使功能区更加明显。要从城市的功能、城市发展、城市环境需求和环境承载能力进行规划。规划对于环境保护是非常重要的。二是从治理煤矸石看，眼光要看的更长些。（1）现状不允许扩大，不能有新的污染，把新的堵住，不能再用上世纪八九十年代的方法乱堆乱放，一定要在现有的法规、标准下，坚持预防为主。（2）治理已经形成的煤矸石山时，坚持好“十六”字方针。“减坡”问题要重视，一定要把矸山治理的坡减下来。按照科学化、标准化的办法，提高可靠性，严格技术工程规范，要做到快且好。（3）要研究其它技术手段，重点是回填技术。（4）建议阳泉市积极争取作为国家试点，以得到国家的资助，三年内使煤矸山得到改观。（5）目前矸山治理只作为工程，以后的发展有一个机制问题，机制也该有一个探索，要做到未雨绸缪。阳泉是一个典型的资源城市，机制上要健全，从实际工作中探索新的机制，长效保持的机制。（本报记者整理、提供）
市煤矸石和粉煤灰资源综合利用的现状及对策
作者：佚名来源：不详发布时间：2009-5-7 下午08:32:55 发布人：lsy1chj2wdh3
市煤矸石和粉煤灰资源综合利用的现状及对策建市四十多年来，***市依托丰富的煤炭资源，立足于煤炭资源的就地转化，变资源优势为经济优势，发展了煤炭及深加工、电力工业、能源重化工，成为支撑***市工业的支柱产业，不但极大的支持了国家的经济建设，同时也带动了地方经济的快速发展。但是，在经济社会快速发展的同时，在为国家经济建设提供大量能源支持的同时，煤炭资源型城市的共性问题在我市表现的尤为突出，城区塌陷，煤矸石堆积如山，粉煤灰遮天蔽日，造成环境污染，已严重影响了***市城市的总体形象，制约了***市经济的快速发展。一、煤矸石、粉煤灰综合利用的现状据统计，截止2002年底，全市共产生煤矸石和粉煤灰4000万吨，其中产生煤矸石2150万吨，主要产生企业有：宁煤集团大武口洗煤厂、太洗洗煤厂、宁煤集团亘元指挥部洗煤厂、博宇焦化炼铁总厂、***市力
源煤化工公司等企业。产生粉煤灰1850万吨，主要产生企业有***发电厂、***二电厂、大武口发电厂、宁煤集团太西指挥部矸石发电厂、***众利达矸石发电厂等企业。目前，煤矸石、粉煤灰正以每年近200万吨的产生量排放。自“九·五”以来，在国家资源综合利用产业政策的指导下，***市资源综合利用有了一定程度的发展，太西集团指挥部矸石电厂、众利达矸石电厂、市金力公司年产15万吨粉煤灰水泥旋窑的建设，一定程度上，提高了***市资源综合利用水平。2002年，全市资源综合利用企业产值达1.2亿元，利税470万元，年消耗煤矸石和粉煤灰50万吨，资源综合利用水平达到25％，远远低于国家资源综合利用水平18个百分点。二、制约煤矸石、粉煤灰综合利用的主要原因1、煤炭资源依托型城市的特性所定***市是典型的煤炭资源依托型的矿业城市，境内煤炭企业、电力企业多为计划经济时代的产物。建厂初期，一切以经济建设为中心，忽略了环境保护，环保投入先天不足，是造成煤矸石、粉煤灰严重污染的主要原因之一，再加上境内仅有一条包兰铁路，铁路的瓶颈制约，严重限制了煤炭外运，煤炭资源的就地转化，成为促进经济发展、企业增收的主要手段，煤炭精深加工、电力企业的发展，在一定程度上促进了地方经济的快速发展，“用其精华，遗弃糟粕”，堆积如山的煤矸石和粉煤灰，不仅占用了大量土地，而且成为影响***市自然生态环境的一大公害。2、管理体制不顺***市的煤炭企业、电力企业多为区属企业，企业存在的地域性与管理体制的所属性构成巨大的冲击。由于管理的所属性，企业的发展、项目的布局均归属于区级部门，地方政府往往很难左右，而企业存在的地域性则决定了其污染物的产生排放必然归属于地方。再加上煤炭企业的资源综合利用企业多为原矿务局下属二级法人，在煤炭企业多年不景气的态势下，资源综合利用企业的利润归属于矿务局，弥补矿务局亏损，造成企业发展后劲不足，一定程度上制约了煤矸石、粉煤灰的综合利用和环境综合治理。3、政策落实不够“九·五”期间，国务院批转了《国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用的意见的通知》（国发[1996]36号文件），明确资源综合利用是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针；提出了开展资源综合利用要坚持“因地制宜、鼓励利用、多种途径、讲求实效、重点突破、逐步推广”的方针，完善了资源综合利用的优惠政策，包括减免税的政策，资源综合利用电厂在并网发电、上网配套费、电价、调峰等方面的优惠政策。但国家出台的一系列促进煤矸石、粉煤灰综合利用的政策却得不到落实，使国家政策在执行中走了样。国家明文规定煤矸石发电鼓励上网，同网同价，但在当前“多家办电，一家管网”的体制下，我市两家煤矸石发电厂至今没有上网运行，由于行业垄断和保护，成为制约其发展的瓶颈。国家明文规定，在煤矸石、粉煤灰排放地周围20平方公里内不允许建粘土实心砖厂，其目的就是要为煤矸石、粉煤灰制砖提供市场。煤矸石、粉煤灰制砖由于其工艺的复杂性，成本往往高于粘土实心砖，***市小机砖厂林立，以其低廉的成本逼迫粉煤灰、煤矸石砖厂不得不停产，原太西集团投资3000万元建设年产1亿块矸石砖厂被迫停产。个中原因，不言自明。优惠政策的不落实，严重影响了资源综合利用企业的积极性。4、资金投入严重不足国家资源综合利用有关政策明文规定，资源节约与综合利用要坚持“因地制宜，积极利用”的指导思想，实行“谁排放、谁治理”，“谁利用、谁受益”的原则，实现减少排放和扩大利用相结合，综合利用和环境治理相结合，实现经济效益、社会效益、环境效益相统一。但是，***市是老工业基地，国家取消了资源综合利用专项扶持资金，地方财政财力薄弱，煤炭企业多年不景气，新的融资渠道没有形成，造成资源综合利用投资乏力。多年来，煤炭企业、电力企业一直“重排放、轻治理”，“重经济效益、轻环保效益”，综合治理投入不足，直接造成煤矸石、粉煤灰严重堆积，严重影响了***市城市总体形象。三、煤矸石、粉煤灰综合利用的意义煤矸石、粉煤灰综合利用是资源综合利用的重要内容，是我市以煤为主的能源结构的必然选择，也是实施可持续发展战略的重要措施之一。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》明确提出：“坚持资源开发与节约并举，把节约放在首位，依法保护和合理利用资源，提高资源利用效率，实现永续利用”。这是新
时期开展煤矸石、粉煤灰综合利用重要的指导方针。1、煤矸石、粉煤灰综合利用是节约土地和合理利用资源的重要途径***市是土地资源相对丰富的地方，但随着我市城市化进程的加快，基础设施建设、房地产开发及各种自然灾害损毁等原因，造成土地大量损失，采煤造成地表塌陷，煤矸石、粉煤灰大量堆存，也是造成土地损失的重要原因之一。目前，我市有煤矸石山3座，粉煤灰场4个，占地2000亩以上，随着煤炭入洗比例的加大，二电厂扩建以及星罗棋布、遍地开花的小洗煤厂的建设等，每年还要新增占地100亩以上。煤矸石、粉煤灰综合利用不仅可以减少土地占用，而且用煤矸石和粉煤灰充填或回填地面塌陷区，覆土绿化，使采煤破坏的土地得到恢复，减少土地损失。***市以煤为主的能源结构在相当长的时期内不易改变，我市每年产生的煤矸石、粉煤灰、煤泥等低热值燃料，按热量计算相当于15－20万吨标准煤，利用好这些低热值燃料，不仅可以减少资源浪费，而且还可以延长煤炭资源的有效供给年限，实现资源节约和可持续利用。2、煤矸石、粉煤灰综合利用是企业结构调整，增强竞争力的必然选择目前，煤炭、电力行业结构性矛盾突出，调整结构是煤炭、电力行业发展的重点，发展煤矸石、粉煤灰综合利用不仅能产生较好的经济效益，还可以减少固体废弃物处理的投入。据测算，每吨煤矸石的处置费用一般需要8－10元，每吨粉煤灰处置费用5－7元，煤矸石、粉煤灰综合利用，不仅能增强企业的竞争力，而且是企业可持续发展新的经济增长点。3、煤矸石、粉煤灰综合利用是治理污染，改善环境的重要举措我市煤矸石不断发生自燃，不仅浪费了宝贵的低热值资源，而且燃烧过程中排放大量二氧化碳、二氧化硫及烟尘等，严重污染大气环境，危害人民的身体健康。煤矸石、粉煤灰在雨水淋溶作用下形成酸性水渗透地下，污染地下水。煤矸石、粉煤灰综合利用是节约资源、保护环境、实现可持续发展的重要举措，我们必须从长远发展战略的高度充分认识煤矸石、粉煤灰综合利用的重要意义，增强紧迫感和责任感。四、煤矸石、粉煤灰综合利用的指导思想和原则中华人民共和国《排污费征收使用管理条例》已经国务院第54次常务会议通过，自2003年7月1日施行。《条例》规定“对无专用贮存或处置设施和专用贮存或处置设施达不到环境保护标准（即无防渗漏、防扬散、防流失设施）排放的工业固体废物，一次性征收固体废物排污费，每吨固体废物的征收标准为：粉煤灰30元、煤矸石5元”。条例的实施，无疑给我市煤矸石和粉煤灰的综合利用提供了契机，也就是说如果按照条例执行，我市产生煤矸石、粉煤灰的企业均在征收范围之列。以***二电厂为例，全部达产后，年产生粉煤灰50万吨，则每年应缴纳排污费1500万元，相当于一年建设一个年产15万吨综合利用粉煤灰水泥生产线。***市煤矸石、粉煤灰综合治理已到了必须整治不可的时候，我们应该抓住机遇，乘势而上，全面推动煤矸石、粉煤灰综合利用工作。综合利用的指导思想是：以市委七届六次全体（扩大）会议精神为指导，坚持以市场为导向，以科技为先导，以效益为中心，以企业为主体，强化政策引导，依靠技术进步，加强管理，因地制宜，积极利用，多种用途，讲求实效，大幅度提高利用率，努力实现从“堆存为主”向“以用为主”转变，实现经济效益、社会效益和环境效益相统一，促进经济社会可持续发展。综合利用的原则：1、谁排放，谁治理的原则；2、谁利用，谁受益的原则；3、减少堆存，以用为主的原则。五、煤矸石、粉煤灰综合利用的主要措施1、转变观念，树立“以用为主”的思想思想认识是行动的先导。我们要改变传统的把煤矸石、粉煤灰作为煤炭、电力生产过程中废弃物的思想认识，将其作为一种可利用的资源；改变传统的粗放型增长方式，要变废为宝，加以利用；要从“以堆存为主”逐步过渡到“以用为主”，重点放在利用，而不是堆存。其次，要加大宣传执法力度，引导企业和排放单位逐步提高思想认识，加大治理力度，提高综合利用率。
2、制定政策，落实政策，提高资源综合利用水平要认真研究国家对资源综合利用的各项优惠政策，落实好资源综合利用减免所得税、增值税等优惠政策，发挥政策的导向作用，充分调动企业资源综合利用的积极性。要结合***市煤矸石、粉煤灰资源综合利用的实际，尽快制定鼓励利用煤矸石、粉煤灰的各项优惠政策。一是结合国家在2003年6月1日前全国170
个城市和2005年6月1日后全国禁止使用粘土实心砖的规定，结合墙体材料改革，逐步限制、取缔粘土实心砖的生产，加大煤矸石、粉煤灰砖厂的建设，并出台相关政策，凡旧城改造、高层建筑等城建项目必须为框架结构，鼓励使用煤矸石、粉煤灰制砖，限制或禁止使用粘土实心砖；二是制定资源综合利用作为公益性事业的公共财政支持政策，结合环保收取排污费，建立专项资金，对重点开发煤矸石、粉煤灰综合利用项目给予补贴或贴息支持；三是制定煤矸石、粉煤灰综合利用政策，凡修路、筑堤、工程回填等项目能够使用煤矸石、粉煤灰的一律禁止使用其它土石方，鼓励使用煤矸石、粉煤灰。3、拓宽融资渠道，加大投入力度，促进煤矸石、粉煤灰综合利用水平的提高资源综合利用投入严重不足，是制约我市资源综合利用的重要原因，要结合我市实际，拓宽投融资渠道，加大投入力度，提高资源综合利用水平。一是继续落实“谁排放，谁治理”的方针，企业要在每年销售收入中提取5％－8％的专项资金专款专用，专门用于排放煤矸石、粉煤灰的治理资金。对综合治理效果明显的积极推广，以点带面；对综合治理不力，投入不足的企业加大环保执法力度，限期整改。限期不能达标的坚决关停并转；二是积极引导社会民间资本投资资源综合利用项目，对投资资源综合利用项目的，除享受国家各项优惠政策外，政府应免收土地出让金，并给予一定的贴息支持，积极引导鼓励。同时，要加强与区内外有经济技术实力的大企业的联合与合作，鼓励其带资金、带项目参与我市煤矸石、粉煤灰综合开发利用。4、大力推进煤矸石、粉煤灰综合利用技术进步要瞄准国际先进水平，充分借鉴国内外资源综合利用新技术、新产品，加大研究、开发、利用力度，通过产学研联合攻关和开发，逐步建立技术引进、消化吸收、自主开发的技术创新机制，对国内外已经成熟的大型燃煤矸石循环流化床锅炉及成套发电技术、简易高效烟气脱硫、生态复垦微生物复垦技术、高岭土深加工以及地面无矸石的综合处置利用技术要大胆引进和逐步推广，用先进实用技术改造落后的、污染环境的技术、工艺和装备，用循环流化床锅炉改造老电厂沸腾炉，从根本上解决煤矸石电厂的“二次污染”问题，用硬塑、半硬塑成型技术改造落后的软塑料成型技术装备，使其煤矸石制砖上规模、上水平，通过技术改造，技术进步，不断提高资源综合利用水平。5、着力加强煤矸石、粉煤灰综合利用项目的建设煤矸石、粉煤灰的最终“消灭”体现在煤矸石、粉煤灰综合利用项目的建设上，我们要紧紧抓住国家鼓励发展煤矸石、粉煤灰资源等综合利用项目的产业政策，结合***市实际，着力加强煤矸石、粉煤灰综合利用项目的建设。一是加快煤矸石电厂项目的建设，积极采取措施，以项目为抓手，以产权为纽带，多渠道、多途径筹资，积极鼓励企业、社会资本参与煤矸石电厂的建设，坚决执行“谁排放、谁治理”的原则，强化排污费征收手段，加大执法力度，积极引导、鼓励排污企业参与煤矸石发电项目的建设，抓住宁夏煤业集团组建后其融资能力强，企业规模大的优势，将其确立为2×5万千瓦煤矸石发电厂项目主体，抓紧煤矸石电厂项目的建设，争取在2006年前干净彻底消灭堆积在星海湖附近严重影响星海湖整体景观及大武口城市区整体形象的矸石山；二是加快煤矸石、粉煤灰的综合研究利用工作，充分利用国内外成熟的煤矸石提炼氧化铝、煤矸石制作高岭土、煤矸石制砖、煤矸石制作炭黑等先进适用技术，加大研究开发力度，在消化吸收的基础上逐步推广，做到煤矸石、粉煤灰资源综合利用项目成熟一个，建成一个；三是加大粉煤灰水泥、粉煤灰覆土绿化、粉煤灰工程回填等项目的建设力度。粉煤灰水泥、粉煤灰覆土绿化、粉煤灰工程回填等项目在我市已有成功的经验，我们要加大协调力度，通过政策、法律等综合手段，引导、鼓励现有水泥企业增加粉煤灰掺合量，积极、合理、就近的利用粉煤灰，同时引导、鼓励排放单位加大粉煤灰覆土绿化工作，推广粉煤灰加气混凝砖的使用，真正实现资源综合利用项目社会效益、环境效益、经济效益相统一，促进社会经济的可持续发展。6、加大环保执法力度，强化排污费征收管理，推进资源综合利用水平的不断提高多年来，造成我市煤矸石、粉煤灰严重堆存的一个主要原因就是强化了企业的经济效益，而淡化了环保效益这个主题，“一手硬，一手软”，造成企业法人依赖思想严重，“只排放，不治理”，再加上过去排污费
征收标准太低，造成企业“交钱污染，天经地义”的思想。国务院新施行的《排污费征收使用管理条例》提高了征收标准，强化了治法手段，环保部门应切实加大环保执法力度，强化排污费征收管理，严格执法手段，该征收的全额征收，引导迫使排污企业加大环保投入力度，提高资源综合利用率，变“我要排放”为“我要治理，我要利用”，全面推进煤矸石、粉煤灰综合利用水平的不断提高，促进企业的可持续发展。总之，我们要以创建山水园林城市为目标，提升城市品位为目的，不断加大煤矸石、粉煤灰综合利用力度，真正还青山、碧水、蓝天、白云于人民，促进***市社会经济的超常规、跨越式发展，为全面建设小康社会而努力奋斗。
阳泉市矸石山综合治理情况介绍
2009-07-06 15:51:24访问次数：52信息来源：
阳泉市作为全国最大的无烟煤基地，建国以来，累计生产原煤13.6亿吨，为国家的经济建设和社会发展做出了巨大贡献。但是，长期的煤炭开采，形成矸石山26座，占地面积4000多亩，堆存量2亿多吨，据测算，每年因矸石山自燃排放的二氧化硫2万多吨，严重影响到阳泉环境质量。为尽快解决矸石山污染问题，改善大气环境质量，主要采取了以下措施：
一是将矸山综合治理作为环保工作五大攻坚战，纳入市政府为民办实事内容及目标责任制。市委书记谢海多次到矸山治理现场进行检查指导，市长白云明确提出“向矸山宣战，五年任务三年完”，也就是到2008年，全面完成旧矸山治理任务。市政府专门制定了《关于加快矸石山综合治理的意见》，明确了矸山治理时限、标准，并多次召开矸山治理现场会、推进会，督促企业加快治理进度。市委常委、常务副市长王旭明2007年先后21次到矸山治理现场，检查落实工程进度。今年3月25日，市委、市人大、市政府、市政协领导、市直各单位副县级以上干部近千人参加矸山义务植树活动，并正式启动2008年阳煤集团矸山治理一期工程，打响矸山治理歼灭战。
二是科学治理，确保效果。去年，市政府专门邀请国家环保总局、中国环境科学院、山西省环保局、山西省煤管局、太原煤炭设计院的10余名专家和学者就矸山污染治理和生态恢复进行了专题研讨论证，专家们一致认为：阳泉市采取“放缓坡度，梯度碾压，黄土覆盖，整体绿化”的方法，对矸山进行治理，思路明确、技术路线正确可行、措施到位、成果明显。同时，专家就覆土厚度、草种选择、矸石回填及综合利用提出了许多建设性意见，为治理矸山提供了科学依据。
三是各煤炭企业积极响应市委、市政府号召，全力加快矸山治理。到2007年底，全市累计投入1.5亿元，完成矸山治理面积2300亩。今年，矸山治理进入攻坚阶段。阳煤集团在投入8950万元完成三矿大垴梁矸山、一矿、二矿、三矿矸山治理任务的基础上，2008年计划投资1亿元，分两期工程全面完成旧矸山治理生态恢复，其中，一期工程于2008年3月开工，总投资4600万元，治理面积887亩，目前工程进展顺利。剩余矸山治理生态恢复工程将在三季度陆续开工。南煤集团在投资1073万元，矸山覆土68700余方，栽植各类苗木55900余株，完成绿化面积260亩的基础上，今年又投资800万元，绿化50亩，全面完成了旧矸山生态恢复扫尾工程。荫营煤矿投资800余万元，对400余亩旧矸山全部进行覆盖，杜绝了自燃的可能性。固庄煤矿投资2000万元，对200余亩矸山进行治理和绿化，昔日烟雾笼罩的矸山披上了绿装。
微生物在粉煤灰堆放场生态治理中的作用
来源：《环境污染与防治》更新时间：09-7-19 00:55 作者: 毕银丽刘银平郭婧婷
摘要：粉煤灰是燃煤利用过程中形成的固体废弃物，它既是环境污染的主要来源之一，又含
有大量的植物必需营养元素——磷。应用解磷细菌、菌根真菌和根瘤菌等微生物技术，通过微生物的作用，挖掘粉煤灰中的营养潜力，构造一个适于植物生长的基质环境，有利于粉煤灰堆放场的生态修复，提高了土地生产力，实现了废弃物的资源化利用。微生物在粉煤灰中的利用将是改善环境，降低污染的一个重要途径，对区域可持续发展具有深远的现实意义。关键词：粉煤灰场微生物生态修复
粉煤灰是煤燃烧后产生的一种粉状灰粒，是一种自然界所不存在的而由人工过程产生的粉状矿物质资源。根据联合国教科文组织的预测，燃煤发电将在21世纪中占重要地位，而且燃煤发电的绝对量可能还会增加。它是环境污染的主要来源之一，目前对粉煤灰的综合开发与利用的研究就显得相当重要。发达国家已将粉煤灰作为一种新的资源来利用，其利用率高达70%～80%，而我国目前的利用率仅为30%左右[1]。如何合理有效地利用粉煤灰，变废为宝，实现废弃物质的资源化综合利用，对矿区可持续发展具有深远的现实意义。
1 粉煤灰堆放场特性
1.1 粉煤灰理化特性
粉煤灰的组成与性质随燃煤的组成、燃烧条件与处理方法等因素的不同而异。粉煤灰颗粒组成以微细的玻璃体状颗粒为主，占60%~80%，30%左右为蜂窝状颗粒。比重为2.0左右，容重小于1，孔隙率约15%，机械组成相当于土壤的砂质土。化学组成主要为SiO2（50%～60%，质量分数，下同）、Al2O3（20%～30%）、Fe2O3（10%）、CaO（2%～5%）、MgO（1%-2%）、Na2O（0.2%～0.5%）、全钾（1%～2%）、全磷（0.1%左右），速效磷10～200 mg/kg，速效钾10～100 mg/kg，全氮含量低，50-500 mg/kg，pH在8～12[2]。粉煤灰中蕴藏着丰富的磷资源，其中全磷平均为985 mg/kg（超过我国西北地区一般荒漠化土壤的全磷），相当于全国目前以粉煤灰为载体储存了98.5万t的磷素资源，按30%（质量分数）折合磷矿粉，相当于储存了328万t优质磷矿粉[3]。粉煤灰贮灰场相当于一个天然的磷矿粉仓储地。如何挖掘粉煤灰中的磷资源，实现废弃物的资源化利用是将来研究的重点。
1.2 粉煤灰堆放产生的危害
目前全国76%的电力是燃煤电厂，每年全国电厂年燃煤约4亿t以上，占全国原煤产量的1/3，2000年电力系统火力发电厂粉煤灰排放量达1.6亿t，成为世界上最大的排灰国，占地将达到3.3万hm2以上，加上历年库存约11亿t，每年还要递增400～600万t的排放量。如此大量的灰渣排放不仅占用大量的土地，并对环境造成严重污染，粉煤灰含碳量大，比重约为2.14 g/cm3，颗粒的细度极高，粒径为0.5～300.0 m，极易产生飞灰天气，影响能见度和人类的呼吸。湿法排灰造成水浊度增加，形成的沉积物堵塞河床，恶化水质。粉煤灰大多呈碱性，飞灰沉降后造成土壤碱化，污染土壤，引起土地质量的下降，生态恶化并影响人体健康。尽管许多报道都论证了粉煤灰对土壤改良的污染性较小[4-6]，但粉煤灰中含有的较高重金属如Cd、Pb，仍具有潜在的污染能力[7]，制约了我国国民经济的可持续发展。
1.3 粉煤灰的工业利用途径
近几年，我国粉煤灰的处置和利用从“以储为主”改为“储用结合，积极利用”，到现在的“以用为主”，到1995年利用率已达41.7%。粉煤灰在我国工业利用主要途径为[8]：
（1）建筑和筑路：粉煤灰代替粘土作水泥原料，粉煤灰水泥；粉煤灰烧结陶粒；粉煤灰烧结砖；硅酸盐密实砌块；石棉粉煤灰板等；路基，沥青路面添加剂。
（2）填筑类：粉煤灰中加少量水泥或石灰作为一般性建筑物基础的回填，矿井的回填和处理地表塌陷。
（3）提取有用物质：从粉煤灰中提取许多金属和盐类，主要是提取金属铝和铝盐。
（4）废水处理：粉煤灰具有多孔性和大比表面积，是很好的吸附材料，可以除去工业废水中的重金属离子。
（5）改良土壤：覆土造田改良酸性、粘性土壤并增加土壤的蓄水性；制农肥。
1.4 粉煤灰堆放场生态治理中存在的问题
目前，粉煤灰在工业上的利用较广，但用量有限，而在农业方面的利用潜力较大。粉煤灰的农用具有投资少、用量大、大多对灰的质量要求不高、需求平稳和潜力大等特点，是适合我国国情的重要利用途径。粉煤灰作为土壤改良剂，用量达75 t/hm2以上才具有显著改土和增产效应[9]，且运输灰工作量大。粉煤灰贮灰场上覆土造田，应用较多，但是覆土、运土工作量大，人力和物力浪费多，且很多土壤贫瘠，生态恢复仍然很慢。纯灰种植与覆土造田相比，不需要动用土方，成本较低，但是单纯在粉煤灰贮灰场上进行环境修复的技术难度也较大。
粉煤灰压占大量耕地，污染大气、土壤和水体，恶化周围环境，微生物种群受到影响；物理结构不良，持水保肥能力差；极端强碱条件也会引起植物的养分不足和酶的不稳定等；粉煤灰极端贫瘠，氮、磷、钾及有机质含量极低，养分不平衡；重金属含量过高，影响植物各种代谢途径，抑制植物对营养元素的吸收及根系的生长；干旱或盐分过高引起的生理干旱[10]。这些不利因素单独或几种同时出现，导致粉煤灰堆放场废弃地大多为不毛之地。因此，对煤系固体废弃物的生态治理应该综合考虑。
2 微生物对粉煤灰堆放场生态治理研究
粉煤灰既是煤矿区环境污染的主要来源，又含有植物必需的营养元素磷。通过微生物的联合作用，利用粉煤灰本身的理化特性来构造一个较适于植物生长的基质环境，既有利于粉煤灰堆放场的环境修复，节约土地，又实现了废弃物的资源化利用。微生物是自然界较为活跃的一类有机体，许多地质大循环的过程中几乎都有微生物的参与，岩石矿物的风化分解、土壤的形成、有机质的分解聚合都离不开微生物的活动。采用多种微生物来联合修复，既降低环境治理的成本，又可以产生明显的环境、经济和社会效益。
2.1 解磷细菌
解磷菌是土壤中能将难溶性磷转化为植物能够吸收利用的可溶性磷的一类特殊的微生物[11]。目前，对磷的溶解与吸收作用较大的微生物主要是菌根真菌和解磷细菌。解磷细菌能够通过分泌多种有机酸性物质[12]或者伴随着呼吸或同化NH4+时H+的释放[13]将难溶性磷释放出来，增加基质磷的生物有效性，有利于植被的生长和恢复。土壤中解磷微生物资源丰富，我国旱地土壤中解无机磷的微生物，平均每克土壤约有1 000万个，占土壤微生物总数的27%～82%[14]，解磷细菌能够溶解基质环境中难溶性磷化合物，将磷释放出来，对于北方石灰性土壤，解磷细菌的解磷作用较为明显[15]。这为利用解磷细菌来挖掘粉煤灰中磷的有效性提供了技术可能。
2.2 菌根真菌
国内外许多研究表明，菌根真菌能够帮助植物吸收磷元素，促进植物的生长。在逆境条件下，丛枝菌根能够通过扩大根系吸收范围、活化土壤养分等机制，显著改善植物的营养状况，尤其是在低磷状况下，施用菌根能帮助植物吸收磷、改良土壤结构、提高植物的抗逆性（如抗寒、抗旱、耐盐碱）、促进根瘤菌的生长和根瘤活性、提高植物对土传病害的免疫能力[16]。以粉煤灰为基质来培养菌根，菌根真菌孢子数量、菌丝长度以及侵染率均较高，植物生长很好，菌根效应明显，而且对基质具有一定的改良培肥能力，粉煤灰也可作为菌根菌剂培养的基质[17]。许多研究表明，菌根与解磷细菌还能够互相促进植物对氮磷的吸收[18]。利用废弃物粉煤灰作为研究对象，结合解磷细菌与菌根真菌，来挖掘粉煤灰的磷营养，为粉煤灰开辟一条高效的微生物综合利用的新技术，利于植被的恢复，降低环境污染，促进环境的稳定与可持续发展。丛枝菌根和解磷细菌联合应用将成为固废粉煤灰综合修复的又一新突破口。粉煤灰除了含有有益的营养成分外，还含有较高的重金属元素，如Hg、As、Cr、Pb和Cd[19]，但是重金属的有效态含量较低。重金属在土壤中的迁移、转化和生物有效性与植物根系的吸收、分泌作用及根表的理化性质有着密切关系[20]。pH是影响重金属生物有效性的一个重
要因子。对于大多数重金属，土壤pH越低，其溶解度就越高，生物有效性就越强[21]。解磷细菌和菌根联合对粉煤灰中磷的溶解和吸收过程，必然会引起根际分泌物组分、种类和数量的变化，基质pH发生改变，引起重金属生物有效性的变化。许多研究表明丛枝菌根具有增强植物抗重金属毒害的能力，申鸿等[22]在3个锌水平下研究丛枝菌根真菌对玉米苗期生长的影响。结果表明，即使在土壤锌施入量达600 mg/kg时，菌根真菌对玉米仍有近50%的侵染率，说明菌根真菌对重金属锌具有相当的抗性。黄艺等[23]研究结果表明，菌根能够通过调节宿主根际中金属形态来影响金属有效性，从而达到阻止过量金属进入植物，提高植物对过量金属污染的抗性。所以，解磷细菌和菌根联合对粉煤灰进行利用，具有很大的应用潜力。针对粉煤灰生态治理中存在着潜在污染的主要问题，研究微生物联合作用对粉煤灰无污染生态治理，将是微生物对粉煤灰综合利用的又一方面。
2.3 根瘤菌
不同种类的微生物如丛枝菌根真菌和根瘤菌，它们间的相互促进作用已经被报道[24]，近来的研究表明，在煤矿废弃物煤矸石和粉煤灰中联合接种菌根与根瘤菌，显示出它们在矿区粉煤灰生态治理中极大的利用潜力和应用前景，尤其对氮和磷吸收中可以互相促进，先锋豆科植被的选择也是必不可少的[25]。
3 展望
采用多种微生物来联合修复矿区环境，既降低环境治理的成本，又可以产生明显的环境、经济和社会效益。综合应用解磷细菌、菌根真菌和根瘤菌等微生物技术，加速粉煤灰贮灰场的环境修复，是改善区域环境和降低污染的一个重要途径。基质中的微生物种类和数量是基质性质的重要标志，所以能否成功借用现代农业技术中施用微生物肥料的方法，即通过人为接种优势微生物，利用植物根际微生物本身的生命活动，来挖掘粉煤灰的潜在肥力，达到一种持续稳定的生态系统，实现资源的可持续发展是有效利用粉煤灰的核心所在。21世纪是生物学的世纪，发掘利用生物基因资源中适应、抵抗逆境的潜力，不仅可以达到维护和改善环境质量的目的，而且也为矿区环境修复提供一条有用的生物技术途径，具有重大的理论价值和现实生态意义。
参考文献
[1] 赛汉胡尔，姚婕.粉煤灰的处理与利用[J].内蒙古环境保护，2004，16(4)：21-23.
[2] 毛景东，杨国治.粉煤灰资源的农业利用[J].农村生态环境，1994，10(3)：73-75.
[3] 申俊峰，李胜荣，孙岱生，等.固体废弃物修复荒漠化土壤研究——以包头地区为例[J].土壤通报，2004，35(3)：267-270.
生物技术治理灰场污染的试验研究
郝志邦
文摘介绍了内蒙古电力公司对灰场进行生物技术治理的方法：(1) 灰场上用泥土渠修堰，便于灌水种植；(2) 选择耐盐碱的植物栽种；(3) 及时灌水，保持灰场地面潮湿；(4) 加强田间管理。灰场变为绿洲，有效地控制了飞灰污染。该方法行之有效，值得推广。
关键词生物技术治理灰场污染
燃煤电厂在生产中排出大量的粉煤灰。据有关资料统计，电厂多用低质煤，燃烧后留下的灰分高达25%，有的超过30%。电厂需耗巨资征地建筑大面积的贮灰场。大量的灰渣堆贮在室外，随风飘扬，形成“黑色风暴”，严重污染大气，对周围居民、农田形成危害。与此同时，多数电厂采用水力除灰，耗水量往往是排灰量的15倍以上，灰水聚积有时泛滥成灾，浪费大量的水资源。据1993年统计全区累计存灰2 092.4万t，灰场占地18 667.1亩，已贮满的旧灰场5 785亩。1995年全区装机586万kW，内蒙古要成为国家的能源基地，
计划在本世纪末，灰渣排量每年将达到2 000万t。到本世纪末，如不采取治理措施，灰场占地将超过10万亩，造成的污染日趋严重。灰场治理问题正在成为电力部门及环境保护工作的老大难。
目前在内蒙古自治区，由于粉煤灰工业利用投资高，用灰量较少，尽管进行过很多探索，但有一定难度。从经济、易行、见效快的角度来考虑，通过试验研究，采用生物技术治理灰场是一项行之有效的新途径，值得推广应用。
本项目最早始于1984年，在乌拉山电厂已满灰的1号灰场上(面积450亩)进行第一阶段试验。经过近10年的试验研究，特别是在1990年之后，试验扩大到2号灰场(面积1 200亩)，取得明显成效，基本形成植被覆盖，有效地控制了飘尘污染，明显地改善了生态环境，同时在绿化后的灰场上还收获了一些农产品，得到了一举多得的效果。这一项目曾获地区环保奖励及华北电管局科技进步一等奖，并通过自治区科委成果鉴定。
本项目根据粉煤灰生物治理技术的试验研究的结果，试图探讨生物技术治理灰场和利用冲灰水的方法、机理及其效益等问题。
1试验条件与方法
乌拉山电厂1号灰场起用于1975年电厂投产之时，由四周筑起的土坝围成，容积约为50万m 3，仅用5年时间贮满灰渣。1982年又新建2号灰场，经10年时间又贮满灰渣。1986年又建了面积为2 000亩的3号灰场，与2号灰场同时使用。该厂的1、2号灰场贮满后，干涸的灰粉随风飘扬，对周围生态环境造成严重的污染，灰粉落到农作物的花叶上造成对植物的伤害以至减产，甚至白菜心中因包有灰粉而无法食用。1982年，曾用覆土盖压办法控制飞灰，但不到2 年，30 cm的土层多处被大风剥蚀，有的侵蚀深达120 cm，灰场上黑风滚滚，遮天蔽日，灰粉卷扬到高空50多米，被人们称为“黑风口”。
1984年对1号灰场进行生物技术治理：(1) 在灰场上用泥土渠修堰，便于灌水种植；(2) 种植了耐盐碱的柳树、红柳、沙枣、芦苇及向日葵、甜菜等；(3) 及时灌水，保持灰场地面潮湿；(4) 加强田间管理。通过试验，当年见效，灰场变为绿洲，植被覆盖率达80%，有效地控制了飞灰污染。后来又对2号灰场进行绿化治理，也同样收到明显的效果。
2试验结果
通过近10年的试验，规模逐年扩大，在大面积地区显示出效果。
(1) 形成植被，有效地控制了污染。由于灰场上植被形成，覆盖率达80%以上，有的地块芦苇长势很旺，密度达570株／m2，株高平均150 cm，变成了绿洲。每年从450亩的1号灰场收获干青草7.5万kg，作为牛马的饲草，使旧灰场逐步变成农副业基地。因植被的覆盖作用，彻底控制了黑色风暴的危害，在8级大风天也未发现灰尘飞扬的现象。
(2) 灰场表层土壤的物理、化学性质明显改变。含盐量与pH值有所下降，土质有所改变，逐步具备植物生长的条件。灰场上各种植物的长势优于周围地面，见表1。
表1灰场治理前后土壤盐碱度下降情况
项目含盐量／% 酸碱度／pH值质地
0～30* 50～80* 90～120* 0～30* 50～80* 90～120*
未治理地块0.853 0.108 0.211 8.36 8.66 8.63 沙壤土
试验区地块0.239 0.082 0.080 8.16 7.80 8.06 沙壤土
下降率／% 71 24 14 2 9 6 有改善
*--采样深度(指平均深度)，cm。
(3) 冲灰水用于农田灌溉试验取得成功。旧灰场种植，主要利用旁边正在运行灰场上的冲灰积存水来浇灌。几年来，未发现有害的迹象。从而改变过去认识上的偏见，冲灰水完全可用于农田灌溉，做到一水多用。为冲灰水资源化找到新的出路。
(4) 通过试验，证明粉煤灰和冲灰水均可综合利用，为民造福。不但可以改良土质，而且还可增加土中的养分。既可以增加绿地面积、改善生态环境，又可以当作重要肥料，保持水土，净化环境，作为综合开发利用粉煤灰的一个新的领域。
3灰场生长植物的机理分析
粉煤灰是煤炭经粉碎磨细在锅炉燃烧后留下的灰渣。科学界公认，煤炭是远古时期植物遗体经地质变化而形成的。从总体来看，粉煤灰与植物出于同源，粉煤灰上种植植物实属于回归自然。
3.1粉煤灰具有一般土壤的物理、化学性质
粉煤灰的化学成分主要是氧化铝、氧化硅等化合物，与农田土壤的主要化学成分相类似。从物理性质和成分来看，粉煤灰是一种多颗粒的集合体，是一种类似土壤的植物生产基质，可以认为是再生的土壤资源。经专家鉴定分析，将粉煤灰称为煤灰土，这种评定有一定的道理。对照土壤质地分类系统表，看粉煤灰的组成，其粒径小于0.01 mm的物理性粘料占18.5%，大于0.01 mm的物理性砂粒占81.5%，土壤质地可划定为砂壤土，见表2、3所示。表3粉煤灰的化学成分常量分析%
化学成分含量
SiO2 54.765
Al2O3 32.890
Fe2O3 5.277
CaO 1.366
TiO2 1.007
K2O 1.039
MgO 0.650
SO3 0.484
P2O5 0.241
Na2O 0.062
MnO 0.051
烧失量 2.168
总量97.832
3.2粉煤灰中含有植物生长所需的一些养分
对灰场中粉煤灰化验分析，平均含氮0.077%、全磷0.15%、氧化钾62.5×10－6(体积分数)，还有一些植物生长必需的微量元素，如铁、钙、镁、锰、硼、氯等。其中磷、钾的含量比一般土壤含量高，而氮的含量较低。因此，在适当增施氮肥的情况下，灰场上是能形成植被的。在我区土地普遍缺磷的状况下，掺施粉煤灰也会有明显的增产效果。粉煤灰可作为一种有复合微量元素的肥料，在农业上有广阔的开发前景，见表5。
表2土壤质地分类系统表
物理性砂粒(＜0.01 mm)含量物理性粘粒(＞0.01 mm)含量土壤质地
名称
灰化成土
类型草原成土类型
红壤、黄壤碱化和强碱化
土壤灰化成土
类型草原成土类型
红壤、黄壤碱化和强碱化
土壤
0～5 0～5 0～5 100～95 100～95 100～95 松砂土
5～10 5～10 5～10 95～90 95～90 95～90 紧砂土
10～20 10～20 10～15 90～80 90～80 90～85 砂壤土
20～30 20～30 15～20 80～70 80～70 85～80 轻壤土
30～40 30～45 20～30 70～60 70～55 80～70 中壤土
40～50 45～60 30～40 60～50 50～40 70～60 重壤土
50～65 60～75 40～50 50～35 40～25 60～50 轻粘土
65～80 75～85 50～65 35～20 25～15 50～35 中粘土
＞-80 ＞85 ＞65 ＜20 ＜15 ＜35 重粘土
3.3粉煤灰还可以作为土壤改良剂
由于粉煤灰质地松散，在粘土中施用可起到疏松作用，增加通透性。对盐碱地有利于淋溶脱盐，降低pH值，改良土壤的作用。土壤质地的改善，降低了容重，有利于水、肥、气、热的供应，有利于微生物的活动，加速有机质的分解，增加腐殖质，形成团粒结构，增加肥力，促进植物根系的生长。
3.4冲灰水的利用价值
冲灰水也就是排灰用水的提取溶液，化验分析其含盐量和pH值偏高，特别是重碳酸根、硫酸根离子较多。冲灰水经过在灰场中的存放，离子之间要进行一些化合反应，pH值逐渐降低。通过试验，冲灰水用以灰场种植灌溉是成功的。灰场上植被生长茂盛，经生物治理，可溶性盐类含量及pH值明显降低。其原因，一方面是由于浇水的淋溶作用，另一方面是植物在生长中有吸收和转化盐分的能力，土壤中的微生物也有一定的降解作用。通过乌拉山电厂多处的试验，用冲灰水灌溉旧灰场，种树植草，形成植被是完全可行的，见表4。
表4冲灰水几种主要离子含量mg／L
项目含量
含盐量421
耗氧量0.96
碳酸根33.00
重碳酸根131.15
硫酸根131.60
氯根26.00
硅酸根32.00
硝酸根14.00
亚硝酸根0.01
磷酸根0.70
钙离子74.10
镁离子13.20
铁离子26.0
钾钠离子59.8
注：冲灰水pH值为8.78。
表5粉煤灰氮、磷、钾含量与土壤常量比较%
类别全氮磷酸氯化钾
全磷速效磷* 全钾速效钾
土
壤
常
量高＞0.2 ＞0.1 ＞20 ＞2 ＞0.02
中 1.0～0.2 0.15～0.1 10～20 1～2 0.01～0.02
低＜0.1 0.15 ＜10 ＜1 ＜0.01
灰场实测0.077 0.15 18.5 4 0.71
*--×10－6(体积分数)。
3.5粉煤灰中有害物质及其对植物的影响
人们担心的是粉煤灰中有害物质的污染问题。通过对乌拉山电厂1号灰场冲灰水及灰场上种植农作物果实的分析化验，未发现有害物质超标及污染问题，如主要的几种有害物质汞、砷、镉、铅、氟、氰化物等均未发现超标情况。对灰场上种植的农作物如向日葵、甜菜块根化验，几种重金属、六六六及3、4苯丙芘等含量均未发现超标现象。内蒙古环保科研所化验结果与山西、河北电研所分析化验结果基本一致，因此可以确认灰场种植不存在二次污染问题。见表6、7。
表6内蒙古环保科研所冲灰水有害物质三次化验结果mg/L
项目第一次第二次第三次
汞及无机化合物0.05 0.00 0.00
砷及其无机化合物0.5 0.00 0.053
镉及其无机化合物0.1 0.16 0.00
铅及其无机化合物 1.0 0.36 0.16
氟及其无机化合物10 3.75 0.50
氰化物0.5 0.01 -
化学耗氧量(COD) 100 - 49.76
pH值6～9 8.88 8.78
表7灰场试种农作物有害物质化验结果mg／kg
检测项目1984年产1985年产允许含量
×10－6
向日葵籽向日葵籽甜菜
铅0.046 0.31 0.11 1.0
锌60 46 6.1 -
砷0.11 0.005 5 - 0.7
镉- 0.028 0.005 0.04
汞- - - 0.02
DDT 未检出- - -
666 未检出- - -
4经济效益和社会效益
用生物方法增加植被覆盖率，从而起到固灰保土作用，这是一项具有多种效益的绿色工程。这是以生态系统的自净能力较为彻底地治理污染，让灰海变为绿洲，使灰场占去的土地资源再生利用，变废为宝，造福于民，集经济效益、环境效益、社会效益于一体，灰场开发利用的一场绿色工程。
4.1还田归农，解决灰场占地问题
火力发电厂贮灰场的占地问题日趋严重。我区电业系统直属几个大电厂，现装机总容量达30 0万kW，而灰场占地已超过2万亩。1千多亩的灰场使用年限一般在15年左右。乌拉山电厂装机20万kW，建厂不到20年，已先后建3个灰场，总面积达3 700多亩，超过其厂区占地面积十多倍，而且再过几年还需增加。我国目前平均每人占有耕地不足1.2亩，相当世界人均耕地的1／4。内蒙古地区电力要大发展，建成国家能源基地，到2000年全区灰场面积要突破10万亩，相当于从10万多人口中夺食。如果采用本项技术，经过治理把旧灰场变为绿地、复垦为耕地，就可以使这些宝贵的土地资源再生利用。还可以采取这种办法用粉煤灰或垃圾废渣填充荒废的滩涂、坑地，增加绿地面积。广泛推广实现这一绿色工程，能兴利除弊，为民造福。在新建、扩建灰场时大大减少征地的困难，可用复垦之后的灰场耕地，换取新建灰场的占用土地，使宝贵的土地资源得以保护利用，也为电力部门节省巨额征地费用。
4.2有效地治理灰场的污染
灰场中贮放的粉煤灰，遇4级以上的风可飘扬到20～50 m的高空，并扩散到3 000～5 000 m 之外，殃及四邻，严重污染环境。灰场造田绿化，形成植被覆盖，植物以强劲的根系固定灰粉，以其茎叶阻挡强风的侵蚀，是其他办法难以代替的。据在乌拉山电厂旧灰场测算，每1 m2长芦苇草达570株，使灰场表面严密封闭，彻底控制了灰粉飞飘。
另外，利用冲灰水灌溉灰场植物，做到废水综合利用，又节省了大量的排污费用，同时也起到污水处理的效果，通过生物降解作用，即降低COD和悬浮物，又可增加土地肥力和水分，做到废水处理无害化、资源化。
生物评价是环境评价的主要内容，生物监测也是环境监测的一项重要组织部分。环境科学的基础是生态学，环境质量的重要标准是生态平衡。利用生物对环境污染所发出的各种反映信息，可作为判断环境状态的标志，验证环境被污染的程度。灰场变为绿地，有力地证明污染得到明显的控制，生态平衡得到改善，收到显著的环境效益和社会效益。
4.3化害为利，造福于民，经济效益显著
当前多数电厂的排污费及污染赔款、灰场治理费开支是相当大的。据1993年统计，内蒙古电管局直属电厂总开支达2 000多万元。如果考虑新建灰场投资就更为庞大。仅呼和浩特热电厂300多亩的旧灰场，历年来污染赔款就近300万元。如果各地电厂都采用本项技术把废弃的灰场改造为农副业基地，种草、植树、种庄稼，即取得一定收获，又减少上述环保方面的开支。
作者单位：内蒙古电力集团公司(呼和浩特010020)
(收稿日期：1999-02-25)