我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征及变化规律

对由中国知网数据库和维普中文科技期刊全文数据库报道的近30年来我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征和年代变化规律进行了分析. 结果表明:近30年来城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Pb)、w(Cr)、w(As)、w(Hg)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)平均值或中位值均符合GB 18918─2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中污泥农用时污染物控制标准限值,但数据离散且呈偏态分布. 依据GB 18918─2002,1980─1989年我国城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中有w(Cd)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)超标,90%分位值中有w(Cd)、w(Pb)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标;1990─1999年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中除w(As)外其他重金属均超标;2000─2010年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中w(Cd)、w(Cr)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标. 从年代变化看,我国城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Cu)随年代逐渐下降,但w(Hg)、w(As)、w(Cr)、w(Zn)、w(Ni)、w(Pb)呈波动趋势. 近10年数据表明,我国城市污水处理厂污泥中w(Ni)、w(Cd)、w(Hg)超标倍数最高,在进行污泥处置时需要优先关注.      

污泥中重金属和多环芳烃(PAHs)的存在特性及其相互关系

在深入研究9种不同污水处理厂污泥中重金属存在形态和15种PAHs含量水平的基础上,讨论了污泥中PAHs和重金属含量之间的相互关系.结果表明,生活污水污泥中Zn的含量最高,其次为Cu,而As和Cd含量较低;工业废水污泥中各重金属含量差异较大,制革污泥的Cr含量超过15000 mg·kg-1.污泥中As、Cr、Cu、Pb主要以可氧化态和残渣态存在;Ni和Zn的酸溶态及可还原态的比例较高;Cd在不同污泥中的形态分布变化较大.生活污水和工业废水污泥中∑PAHs的平均含量相差不大,分别为13.74 mg·kg-1和13.95 mg·kg-1.不同污泥中各PAHa呈现4环>3环>2环>5环>6环的分布特征,化石燃料不完全燃烧和石油类污染是污泥中PAHs的主要来源.污泥中低分子量(2环和3环)PAHs与Cd、Ni、Zn等重金属含量存在显著的相关关系,这种相关关系与重金属作用于污泥中的微生物并最终影响微生物对PAHs的降解有关.     

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

对相关研究结果的系统统计表明，Zn是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素，其次是Cu，再次是Cr，而毒性较大的元素Hg、Cd、As含量往往较低，通常在几个到十几个mg/kg范围内；70％统计样本的As含量在20ms／kg以内，而Cd、Cr、Ca、Hg、Ni、Pb、Zn含量则分别在2．8、250、417、5、75、130、1701ms／kg以内．我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达国家，而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势．按照1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)，Zn是我国城市污泥中超标问题最突出的重金属，其超标率为55％；但按照2002年新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准(报批稿)》，Zn的超标率仅为9％．一方面，我国的土壤和儿童普遍缺Zn，另一方面，我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污泥中的Zn控制过于严格，而且也不尽合理，急需对其进一步完善，以合理解决城市污泥的处理处置途径，推动城市污泥的资源化和无害化利用．     

市政污泥热解过程颗粒物中重金属分布

以深圳市某污水处理厂的污泥为原料,研究了污泥热解过程产生的颗粒物及其中8种重金属的分布规律.结果表明,颗粒物的生成速率分别在400~600℃和1000℃保温30min的两个区间内达到峰值.8种重金属的热挥发性由大到小依次为Cd > Zn > As > Pb > Mn > Ni > Cu > Cr,而其在颗粒物中富集能力大小顺序为Pb > As > Mn > Zn > Cd > Ni > Cr > Cu.颗粒物重金属在热解气中的体积浓度随热解过程呈上升趋势,Zn和Cd则在升温阶段（1000℃以前）达到峰值后开始降低.研究表明,污泥热解颗粒物富集的重金属超标,因而污泥热解尾气颗粒物的去除装置十分必要.     

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

Changes of Cu, Zn, and Cd speciation in sewage sludge during composting

The potential toxicity risks from heavy metals depend on their chemical speciation. The four stages of the Tessier sequential extraction method were employed to investigate changes in heavy metal speciation （Cu, Zn, and Cd） of sewage sludge during forced aeration composting, and then to identify whether the composting process would reduce or enhance their toxicities. Throughout the composting process, the exchangeable, carbonate-bound, Fe-Mn oxide-bound, and organic matter-bound fractions of Cu were converted to the residual Cu fraction. The organic matter-bound Cu fraction greatly contributed to this transformation. Residual Zn fraction was transformed to the Fe-Mn oxide-bound and organic matter-bound fractions after composting. The residual Zn fraction was a major contributor to the organic matter-bound Zn fraction. The availability of Cu and Zn was reduced by composting such that the risk of heavy metal toxicity decreased with prolonged treatment times. Additionally, attention should be paid to the increased availability of Cd in sewage sludge after composting treatment.     

珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究

调查研究了珠江三角洲农业土壤中重金属的分布规律,在研究区域采集了212个表层土壤样品,分析了其中8种重金属元素(Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,As和Hg)的全量与有效态含量.结果表明:在珠江三角洲农业土壤中,8种重金属元素的含量均有超标现象,其中以Zn,Cd和Hg的超标率较高;在所有重金属元素中,Cd的有效态占全量的比率最高,平均为45.58%;而Hg所占的比率最低,平均仅为0.41%.重金属的有效态含量与全量存在正相关关系.交通、污水灌溉、工业污染、垃圾和城市污泥是造成珠江三角洲土壤重金属污染的主要原因.      

Changes of Cu, Zn, and Ni chemical speciation in sewage sludge co-composted with sodium sulfide and lime

A batch composting study was performed to evaluate the feasibility of co-composting sewage sludge with sodium sulfide and lime （SSL） mixture （Na2S/CaO= 1：1）, aiming at reducing the availability of heavy metals in the sludge compost. Sewage sludge with sawdust as a bulking agent was amended with SSL at 3% （w/w, dw）, and composted for 15 d in laboratory batch reactors. The four stages of the Tessier sequential extraction method was employed to investigate changes in heavy metal fractions of Cu, Zn, and Ni in sewage sludge composted with SSL. For all the three metals, the mobile fractions, such as, exchangeable and carbonate bound were mainly transformed into low availability fractions （organic matter and sulfide, Fe-Mn oxides bound and residual forms）, and the addition of SSL enhanced this transformation. Therefore, SSL is a suitable material to co-compost with sewage sludge to reduce the availability of heavy metals. According to the cabbage seed germination test, a SSL amendment of ≤3% （w/w, dw） is recommended to co-compost with sewage sludge.     

细胞冻融破碎对城市污泥中重金属浸出浓度的影响

利用反复冻融的方法对污泥细胞进行破碎,考察处理前后污泥重金属的浸出浓度和形态分布的变化,并通过扫描电镜和红外光谱分析污泥中微生物细胞形貌和有机化合物含量的变化.结果显示,经过细胞破碎处理后,污泥中重金属的浸出浓度增大,锌、镍、铬、镉和铜的浸出浓度比原始污泥分别增加了9.7%、5.1%、25%、9%和50%.不稳定态增加,锌和镍的不稳定态分别增加了20.4%和37.9%,锌、镍、铬和铜的有机态分别减少了4.2%、8.2%、1.2%和5.1%.细胞发生了形貌上的变化,细胞体破碎程度严重.细胞EPS以及污泥中的蛋白质、羧酸、多聚糖等有机基团含量明显减少.细胞破碎后污泥浸出浓度增加的主要原因是污泥中有机态的重金属转化成了其他不稳定态的重金属.     

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米(Zea mays),测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.     

长江经济带工业区土壤重金属污染特征与评价

长江经济带是我国经济快速发展区之一,高度密集的工业活动正加剧该区域的环境压力.工业活动是场地土壤重金属污染的重要来源,但长江经济带工业区土壤重金属污染的空间分布及典型行业污染特征仍不清楚.从中国知网和Web of Science等公共数据库获取了长江经济带11个省市193个工业区表层土壤8种重金属(Cd、Cr、Cu、P...     

广州城市污泥中重金属的存在特征及其农用生态风险评价

分析了广州7种城市污泥中Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni的含量,研究了其中5种污泥中重金属的形态特征,并利用地累积指数（Igeo）和潜在生态危害指数法（RI）对污泥农用过程中重金属的潜在生态风险进行了综合性评价. 结果表明,广州不同来源城市污泥中Cu、Zn、Mn、Ni含量较高,变化幅度较大,而Pb、Cr含量较低. 除一种污泥中Cu超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918-2002）,但所有污泥中重金属含量都超过珠江三角洲耕地土壤均值.不同重金属在不同污泥中的形态分布差异较大. 其中,含工业污水污泥中Cu、Cr还原态占很大的比例,Pb、Fe主要以还原态和残渣态存在;生活污水污泥中重金属主要以可氧化态和残渣态存在,酸可交换态中Mn的比例较高,易还原态中Zn的比例较高;5种污泥中Cu、Zn、Mn潜在迁移性最强.Igeo和RI评价结果表明,污泥中Cu、Zn、Mn是潜在的强生态风险元素,污泥在农用过程中具有一定生态风险性. Igeo和RI用于污泥农用过程中重金属的生态风险评价是可行的,与其它评价方法相比较, RI能更好地反映污泥中重金属对生态环境的综合影响.     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。     

Extraction of copper from sewage sludge using biodegradable chelant EDDS

[S,S]-Ethylenediaminedisuccinic acid(EDDS),a biodegradable chelant,was used to separate the heavy metals from the sewage sludge based on chemical extraction technology.Under various conditions,the extraction experiments were carried out for the sewage sludge from Shanghai Taopu Municipal Wastewater Plant,China.The influences ofpH and the concentration of EDDS on the extraction efficiency for copper(Cu)were discussed.The results showed that EDDS had higher extraction efficiency for Cu from the sewage slud...     

Mobilities and teachabilities of heavy metals in sludge with humus soil

Chemical forms of Zn, Ni, Cu, and Pb in municipal sewage sludge were investigated by adding humus soil to sludge and by performing sequential extraction procedures. In the final sludge mixtures, Zn and Ni were mainly found in Fe/Mn oxide-bound (F3) and organic matter/sulfide-bound (F4) forms. For Zn, exchangeable (F1), carbonate-bound (F2), and F3 forms were transformed to F4 and residual forms (F5). For Ni, Fl and F2 forms were transformed to Fl, F2, and F3 forms. Both Cu and Pb were strongly associated with the stable forms F4 and F5. For Cu, F2 and F3 forms were major contributors, while for Pb, F3 and F4 forms were major contributors to F5. Humus soil dosage and pH conditions in the sludge were strongly correlated with the forms of heavy metals. Five forms were used to evaluate metal mobilities in the initial and final sludge mixtures. The mobilities of the four heavy metals studied decreased after 28 days. The metal mobilities in the final sludge mixtures were ranked in the following order: Ni > Zn > Cu = Pb. Leaching tests showed that the mobilities of Zn and Ni in lower pH conditions (pH 4) were higher than those in higher pH conditions (pH 8).     

基于地质统计及随机模拟技术的天津武清区土壤重金属源解析

为了解天津市武清区重金属污染状况及污染来源情况,在研究区共采集了578个表层土壤样品并分析了Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As(类金属)、Ni、Cr等8项重金属含量.综合应用描述性统计、主成分分析、地质统计学及随机森林回归技术对研究区表层土壤重金属含量时空变化特征及人为及自然源污染贡献性进行了探讨.结果表明,除Cr以外,研究区其余重金属平均含量均高于区域背景值,土壤As、Ni、Cr主要来自于自然源即土壤类型的差异性,Cu、Zn的变异性一是受土壤类型差异性的影响,二是受污灌的影响,Pb、Cd的变异主要受面源污染的影响,局部存在点源污染.Hg变异性主要受污灌的影响.实践证明多技术联合应用是土壤重金属来源解析的有效方法.     

中国粮食主产区耕地土壤重金属时空变化与污染源分析

土壤重金属污染威胁着农田生态系统安全和人类健康.基于2000年以来中国五大粮食主产区3 006个耕地样点的土壤重金属实测数据和20世纪80年代的土壤重金属历史数据,采用单因子指数法评估了粮食主产区耕地土壤重金属的污染现状和变化趋势,并基于地累积指数,结合区位环境污染探讨了其污染来源.结果表明,中国粮食主产区耕地土壤重金属点位超标率为21.49%,整体以轻度污染为主,其中轻度、中度和重度污染比重分别13.97%、2.50%和5.02%.四川盆地、长江中游及江淮地区、黄淮海平原、松嫩平原和三江平原的耕地点位超标率分别为43.55%、30.64%、12.22%、9.35%和1.67%,南方耕地污染重于北方.主要污染物为Cd、Ni、Cu、Zn、Hg,超标率分别为17.39%、8.41%、4.04%、2.84%、2.56%.自20世纪80年代以来,耕地土壤重金属含量呈增加趋势,整体上点位超标率增加了14.91%,其中Cd、Ni、Cu、Zn和Hg的污染比重分别增加了16.07%、4.56%、3.68%、2.24%和1.96%.除三江平原外,其他4个粮食主产区耕地土壤重金属点位超标比重增加趋势显著,且南方地区的Cd、Ni和Cu重金属超标比重变化量高于北方,而Hg和Cr增速低于北方.Cd、Hg以人为污染源为主,其他6种重金属以自然污染源为主,但Pb、Zn和Cu约有20.00%的点位受人为活动的影响.矿业、工业、污灌水是主要的污染源,除污灌水来源北方重于南方外,其余污染来源均是南方污染重于北方,污染物种类也多于北方.     

污泥堆肥施用对土壤及地下水影响研究

为探究北京市污泥堆肥产品施用对土壤和地下水的影响,采用原状土柱模拟降雨试验方法,研究了在污泥堆肥产品年施用量为3、6、12kg/m²的条件下,Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As、Hg 8种重金属元素的迁移和淋溶特征.结果表明,Cd淋溶后残留最少（6.1%~11.9%）,进入淋溶水最多（4.5%~7.3%）;Hg淋溶残留最多（16.0%~22.1%）,进入淋溶水最少（<0.1%）.Hg、Pb、Ni、Cd、Cu在0~20cm土壤层积累最多（52.0%~78.7%）;Cr、Zn、As则在20~40cm层积累最多（42.7%~53.2%）.8种元素在土壤中的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）限值.淋溶水中测得的6种重金属浓度由大至小依次为Zn > As > Cd > Cu > Pb > Cr,受堆肥施用量及降雨量共同影响.淋溶水中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb 5种元素的浓度始终在《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）Ⅰ类水质范围内,Cd、As、Hg在Ⅲ类范围内.     

利用剩余活性污泥的生物吸附降低城市污水污泥重金属含量

对香港沙田和广州大坦沙污水处理厂的污水、污泥作了初步的生物吸附试验，结果表明：少量活性的污泥能够显著降低污水中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ的浓度，污泥浓度为０。．０６ｇ／Ｌ时，广州污水上述３种重金属的去除率分别为８２％，６９％和５１％，因此回流活性污泥到一沉池可有效降低上述金属进入生物反应池。     

新乡市某电池厂附近污灌农田重金属污染特征与分类管理

在河南省新乡市某电池厂东南污灌农田区不同距离处挖掘土壤剖面6个,高密度采集剖面样品,并在污灌农田区和电池厂西部不同距离处采集表层混合样12个,共获得土壤样品238份,同时在污灌农田区采集粮食样品13份.用ICP-MS法测定Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn含量,AFS法测定Hg和As含量,并对土壤重金属的垂直迁移、污染状况、来源及污染农田的分类管理进行了探讨.结果表明：污灌农田耕层Cd平均含量均高于其风险管制值（GB 15618-2018）,其他重金属几乎全部低于筛选值.Cd是最主要的致污因子,其他重金属对土壤污染的贡献可以忽略.耕层Cd、Ni和As含量随着距电池厂距离的增加呈递减趋势.大多数剖面中Cd、Ni、Cr、Cu、Zn和As含量呈现不同程度的表聚性,Pb含量自上而下逐渐递减,Hg含量上下基本一致.污灌农田Cd、Ni和As主要来自污灌,同时受电池厂的干湿沉降影响,是工业源重金属;Cu、Zn、Cr和Pb属于农业源重金属;Hg是自然和人为混合源重金属.根据土壤环境质量类别及农产品质量综合确定距离电池厂大约3.5 km以内的污灌农田属于严格管控类农用地,应尽快禁止食用农产品的种植,代之以苗圃、林地.