北京市城市污泥土地利用的重金属污染风险评估

重金属污染风险是限制城市污泥土地利用的重要因素,通过调查北京市污泥施用区土壤、作物的重金属含量,评估北京市的城市污泥农用重金属污染风险,筛选北京市城市污泥土地利用优先控制重金属。与对照区相比,北京市城市污泥施用区表层土壤的Hg、Zn和Cu含量分别增加3 731%、86.3%和63.0%,累积趋势较明显。污泥施用区小麦籽粒的Zn含量显著高于对照区,As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb含量与对照区小麦籽粒的差异并不显著;污泥施用区小麦籽粒的Cu超标率为18.2%,高于对照区的。结合土壤重金属累积特征以及小麦籽粒重金属含量情况,北京市城市污泥土地利用Cu污染风险较大,优先控制的重金属是Cu,其次为Hg。     

城市污泥土地利用的重金属污染风险

土地利用是国内外城市污泥处置的最重要手段.通过分析总结国内外大量的研究结果,显示城市污泥施入土壤后,重金属在土壤中有一定的迁移,但大部分都滞留在土壤表层.重金属进入土壤后会重新分布,使土壤中有效态重金属的含量有所增加.国内外研究的结果一致表明,城市污泥合理施用短期内不会对土壤造成污染.考虑到过去的污泥施用量非常大,并且过去城市污泥中的重金属含量远高于现在的,过去部分研究结果认为长期施用城市污泥可能带来土壤重金属污染风险的结论不符合中国的现实.目前,中国仍缺乏对城市污泥土地利用过程中重金属潜在风险的长期定位研究,今后需要加强此方面的研究工作.     

陕西省关中地区污水处理厂剩余污泥特性调研

剩余污泥大量产生是目前城市污水处理厂不容忽视的环境问题.立足于陕西省关中地区7个正在运行的污水处理厂进行实地调研,分别对剩余污泥的有机质、氮、磷、重金属及微量元素含量进行测定.结果表明:剩余污泥可作为一种潜在的氮肥,从磷素含量角度考虑,其肥效有限;该剩余污泥有机质含量高,可作为污水处理厂潜在的补充碳源.依照农用污泥中重金属控制标准,陕西省关中地区剩余污泥中Cd元素的超标率最高,其次是Cu和Zn元素.微量元素分析显示,剩余污泥中Mo元素含量在不同的污水处理厂差异较大,剩余污泥中Se含量远高于我国土壤中Se元素含量的平均值,因此可作为低硒带土壤硒水平调节的潜在硒肥.     

污泥农用的重金属安全性试验研究

为确定城市污水的污泥农用过程中是否存在重金属毒害,系统研究了桂林城市污水的污泥中重金属特征和使用污泥肥料后农产品中的重金属含量。研究表明：①桂林城市污水的污泥中重金属含量较我国其他城市略低;②ＥＤＴＡ提以污泥时,重金属的提取率在２３％～６０％,这部分重金属有可能被植物吸收;③污泥有机复合肥肥效显著。施用污泥复合肥与施用其他肥料相比较,稻谷和稻茎中的重金属含量无明显差异,符合国家标准。     

巢湖流域市政污泥重金属形态分布及生态毒性研究

采用Tessier逐步提取法研究了巢湖流域13座典型城镇污水厂剩余污泥中重金属形态分布特征,并结合小麦发芽试验对污泥样品的生态毒性进行了分析。结果表明,污泥样品中Pb、Cu、Cr、As、Cd、Ni、Zn的质量分数分别为16.27~55.56、50.29~310.60、56.14~1 205.32、3.72~33.65、0.81~2.19、10.61~201.38、227.99~3 089.20 mg/kg,不同污水处理厂污泥中重金属含量差别较大。形态分级结果表明,污泥样品中Pb主要以残渣态形式存在,其生物有效性较小;Cu、Cr、As主要以有机结合态和残渣态形式存在,其生物有效性和释放潜力都较弱;而Cd、Ni主要以铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态形式存在,具有一定的迁移能力和潜在的生态危害;Zn具有相对较大释放潜力和生物有效性。综合毒性试验表明,大部分污泥样品的浸提液对小麦发芽具有一定程度的抑制作用,且发芽指数与可交换态重金属含量呈极显著负相关(P0.01)。以上结果表明,尽管巢湖流域大部分污水处理厂污泥能够满足园林绿化用泥质标准,但是在施用前需对污泥重金属进行稳定化处理,以降低土地利用的生态风险。     

城市污泥热干化产品林地施肥试验

采用重庆市鸡冠石污水处理厂的干化污泥产品进行林地施肥试验,观测了树径的增长及土壤中重金属的累积情况。结果表明,干化污泥中含有丰富的N、P、K养分,施用干化污泥产品能够促进植物生长,且土壤中重金属累积作用不显著,重金属污染风险较低。     

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

于2006年从全国范围内选取107个城市污泥样品,测定了其重金属含量.结果表明,污泥中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为20.2、2.01、93.1、219、2.13、48.7、72.3和1 058 mg/kg.与2001年以前的调查结果相比,污泥中的重金属含量总体呈下降趋势,其中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量分别降低了32.3%、49.7%、54.9%、25%、37.2%、44.8%和27%.与<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918--2002)相比,城市污泥中Cd、Cu、Ni和Zn含量的超标率相对较高,其超标率分别为6.5%、6.5%、6.5%和11.2%.     

对《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》的思考

2008年制订了<城镇污水处理厂污泥处置农用泥质>标准,对污泥农用时重金属浓度指标实行分级控制.根据作物试验结果,并结合我国农田土壤的实际情况,对毒性强、危害大的重金属元素从严控制,对毒性和污染风险小的锌和铜,则适当放宽限制;对种植非食用农作物的农田,也适当放宽重金属浓度的限制.另外,增加了污泥中有机污染物、病原菌、腐熟度和污泥施用时间、施用量、禁用区域等方面的具体规定.     

昆明市污水处理厂污泥的土地利用可行性研究

对昆明市6座污水处理厂的有机质及养分含量进行调查分析,并将调研结果与全国污水处理厂污泥的平均值以及农家肥进行比较。结果表明,昆明市污水处理厂的污泥有机质含量为50.1%~57.2%、氮含量为2.10%~2.93%、磷含量为1.53%~2.77%、钾含量为0.53%~1.02%。整体上看,昆明市城市污水处理厂污泥的有机质和氮、磷含量较高,污泥土地利用的潜力较大,是一种值得合理利用的有机肥源。但限于污泥中重金属含量的影响,调查的6座污水处理厂中,第一、二和五污水处理厂的污泥可进行土地利用,但利用前需进行无害化处理;第三、四、六污水处理厂的污泥中重金属含量超标严重,不可进行土地利用,尤其是第三污水处理厂的污泥不仅不能进行土地利用,也不能干化后作为垃圾填埋场的覆盖土。     

土壤pH和有机质含量对重金属可利用性的影响

以昆明市内28个作物种植点为例,对土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铅(Pb)及锌(Zn) 6种元素全量、有效态含量和相关土壤因子进行了测定.统计分析表明:土壤pH与Cd、Cu、Ni、Pb及Zn有效态含量呈显著的二次函数关系,当pH值在6.5左右时,重金属有效态含量较高,而随着土壤pH的进一步提高,其有效态含量显著降低.土壤有机质与Cd、Mn、Ni、Pb和Zn有效态含量呈显著正相关.因此,适当调节土壤pH至中性或弱碱性,科学合理地施用有机肥料,可有效降低耕地红壤重金属的生物可利用性,消减重金属污染问题.