城市污泥园林利用对植物和土壤影响的研究

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1、摘要随着污水处理设施的普及、处理量的提高和处理程度的深化，污泥的产生量逐年增加，如何合理处置污泥，解决如此大量污泥的出路已成为非常紧迫的任务。污泥园林利用既可促进植物生长，又能有效避开食物链循环，减少污泥运输费用，是一种合理利用能源的方式。但是污泥中的有害物质进入土壤中，可能会对土壤环境产生影响；此外过量的N、P可能会随地表径流进入地表水体造成水体的富营养化。为科学利用污泥，降低其潜在风险，开展污泥园林利用对植物及土壤环境的影响方面的研究具有重要意义。本文以上海市曲阳水质净化厂好氧堆肥污泥产品为主要研究对象，在分析污泥性质的基础上，通

2、过室内培养、盆栽和田间等一系列试验考察污泥的园林利用价值，并研究污泥园林利用后重金属累积对土壤酶活性的影响，以及氮、磷等营养物质在土壤中的转化和迁移规律，最后借鉴国外的方法对污泥园林利用可能带来的环境风险进行了初步的评价。主要研究结果如下：(1)充分了解污泥的组成，特别是污染物和营养物的含量，是评价污泥园林利用适用性不可缺少的前提。对堆肥污泥的物理和化学性质进行分析，结果表明，其微带泥土气味，有机质含量为508"-'6599／kg，TN为30．2"--40．19／kg，TP为6．44"--'8．629／kg，是良好的有机肥料，具有较高

3、的利用价值。污泥中Zn和Cu的含量较高，Zn1652．7"---2713．4mg／kg，Cu159．2"-545．6mg／kg，它们在酸性土壤上施用时有超标和潜在风险。其它重金属的含量均远低于国家污泥排放标准中对重金属的要求。未检测出优先控制污染物，病原菌和寄生虫卵均达到国家相应要求。(2)污泥含有的营养成分很高，研究污泥作为有机肥对不同园林作物生长和产量的影响，来评价其园林利用价值。结果表明，施加污泥能促进植物的生长，提高园林植物的观赏价值。盆栽实验中污泥施加量为5％、10％和20％组高羊茅的生物量分别比对照组增加了317％、425

4、％和177％。万寿菊在混配土中的生物量139左右，是对照组的2．79倍；开花数和花径明显增加。田问实验中，比较～串红在混配组与对照组中的植株高度、地上生物量和地下生物量，3个指标分别增加40．5％、142．9％和55．6％。同时，植物的生长可以吸收部分随摘要污泥进入土壤的重金属，并且对于污泥中含量较高的Zn和Cu的吸收富集作用尤为显著。重金属向植物体内迁移的有效性与其在土壤中的有效态含量相关。混配组高羊茅对土壤全氮和全磷的最大吸收率为分别20．66％和4．65％，吸收率最高值均出现在苗期至成株期间。高羊茅对磷素的吸收率和吸收量均比对氮

5、素要低，因此建议以作物对磷的需求量作为污泥施加量的控制指标。(3)土壤酶是土壤营养物质转化和能量代谢的重要参与者，土壤酶活性可作为土壤污染的重要生物活性指标。以土壤酶作为考察指标研究了污泥园林利用对土壤生态环境的影响。研究表明，污泥在盆栽和田间试验中均可以增强混配土中脲酶、磷酸酶活性，但对转化酶活性的影响不大。这说明污泥中的有机碳和微生物可以增强土壤酶的活性。考虑到污泥多次土地施用后，重金属可能在土壤中造成累积，针对污泥中含量较高的Zn进行培养试验，研究其对土壤酶活性的影响。结果表明，当土壤中Zn2+浓度较高时，会对土壤酶产生抑制作用

6、，4种酶对Zn2+的敏感性依次为过氧化氢酶>磷酸酶>脲酶>转化酶，且Zn2+对潮滩土比对混配土酶活性的抑制作用大。比较土壤Zn2+浓度为300～900mg／kg，磷酸酶、脲酶、转化酶活性在单一污染和复合污染情况下的变化情况，发现zn2+在该浓度范围内对土壤酶活性未产生明显的抑制作用，但当有其他重金属(如Cu和Ni)存在时，土壤中酶活性明显随重金属负荷的升高而降低。通过微生物群落结构研究了重金属对土壤酶活性的影响机理，发现重金属污染土壤的16SrDNA图谱与对照图谱相比产生了一些改变，说明在多种重金属的诱导作用下，混配土中微生物群落结构

7、组成发生了变化，一些耐重金属的菌属适应环境，逐渐繁殖成为优势菌群，同时部分原有的菌属在重金属的胁迫作用下，逐渐消亡。(4)植物生长离不开氮素，同时氮素也是引起水体富营养化的主要限值因子。通过盆栽实验考察了污泥园林利用后，土壤中各种氮素在植物种植期间的动态变化，并通过土柱模拟降雨实验研究了氮素在土壤中的迁移和淋出情况。结果表明，土壤全氮除植物种植的初期浓度有所下降外，在植物生长期间含量较为稳定。混配土中的氨氮在施肥一段时间后几乎全部转化为硝氮，污泥施加量5％、10％和20％组土壤氨氮转化所需要的时间分别为20d、35d和45d左右。混配

8、土中的硝氮逐渐向有机氮转化，5％、10％和20％组硝氮转化为有机氮需要的时间分别为1个月、2个月和3个月。模拟8年自然降雨量表明，混配土淋出液中氨氮浓度略高于对照组，但仍满足我国地表水三级标准。淋出液硝氮浓度与Ⅱ摘要对照