中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势

通过整理和统计国内外文献(2006—2013年)报道的中国城市污泥重金属含量,分析了近年来中国城市污泥重金属的区域分布特征和变化趋势.结果表明,城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量分别为182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9 mg·kg-1,与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的中碱性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为2.3%、0、5.9%、5.5%、2.9%、0、0和3.5%;与酸性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为7.1%、1.3%、10.3%、27.4%、20.0%、0、1.6%和12.1%.不同区域城市污泥重金属含量存在一定差异,城市污泥Hg和As在北方地区含量较高,而Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni在南方地区含量较高.与2006年城市污泥重金属含量相比,本研究城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量均呈下降趋势,降幅分别为29.0%、16.5%、40.9%、9.0%、29.8%、41.8%、5.3%和23.6%.     

城镇污水处理厂污泥泥质监测及资源化风险评价

在城市固废管理中,污水处理厂污泥科学合理地处置利用问题越来越重要,阐明城镇污水处理厂污泥的污染状况和化学性质,评价城市污泥污染物的生态风险和危害,可以为污泥的资源化利用提供依据.对某市49家城镇污水处理厂污泥泥质（pH、含水率、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni、矿物油、挥发酚、多环芳烃、有机质和氮磷钾）开展监测,分析其重金属和有机污染物状况、污染物含量频数分布以及污泥养分变化特征,并应用内梅罗指数法和Hakanson潜在生态危害指数评估污泥在农用过程中重金属的潜在生态风险和危害.结果表明,在污泥pH总体呈现中性、且高含水率的状况下,重金属含量高低为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Hg > Cd,其中,Cd、Pb、Hg、Ni和As为重金属来源第一主成分（生活清洁和医疗）的主要载荷因素;在所有样品中,8项重金属频数分布最集中的含量分别为：38.9~1380.0、62.6~182.7、63.6~181.3、0.0~97.8、19.3~68.4、0.8~29.2、0.3~8.7和0.01~0.96 mg·kg^-1;矿物油、挥发酚和多环芳烃含量最集中的频数分布占比分别为：87.0%、87.9%和77.6%;污泥养分含量高于我国平均水平,有机质含量为农家粪肥（猪粪、牛粪和鸡粪）的67.4%、75.9%和92.5%,氮磷钾含量与农家粪肥相差不大.内梅罗指数和Hakanson生态危害指数显示某市城镇污水处理厂污泥存在一定的生态风险;此外,在符合污泥农用标准的44家城镇污水处理厂中,共有4家污水处理厂污泥属于重度污染或强生态危害.综上所述,某市污水处理厂污泥农用存在一定的潜在生态风险,施用前需降低其重金属含量,在污泥符合农用标准的前提下,还需综合生态风险评价,合理选择污泥资源化方式.     

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

研究了我国16家城市污水处理厂污泥中重金属(Cu,Cr,Pb,As和Cd)污染状况及特征,并探讨了可行的污泥处置方法. 结果显示:w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(As)和w(Cd)(干基)分别为14.48～239.93,7.86～200.00,6.10～121.00,3.15～11.70和0.31～6.16 mg/kg;不同种类的重金属在污泥中的质量分数也不同,w(Cu)和w(Cr)高于w(Pb),w(As)和w(Cd);污泥中重金属质量分数还随污水处理厂的不同而变化,这与污水来源和污水处理工艺有关. 分析表明,除7号污水处理厂污泥中w(Cd)超出我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥、园林绿化用泥质(GB/T23486—2009)和土地改良用泥质(CJ/T291—2008)中酸性土壤(pH<6.5)施用标准外,其他污水处理厂的污泥重金属质量分数均低于我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥标准以及美国、德国和欧盟农用污泥标准的重金属控制限值. 达标的污泥可将混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污泥处置备选方案.      

中国城市污泥重金属和养分的区域特性及变化

通过对我国111个城市共193个污水处理厂污泥的重金属及有机质和氮磷钾含量进行了分析和统计,并与2003年的数据进行了对比,同时也按照南北和东中西的区域划分进行了区域统计.结果表明,相对于2003年,Zn、Pb的平均含量有所降低,而Cu、Cr、Ni、As、Hg的平均含量则有所增加,Cd的含量大幅增加;有机质、氮、磷含量均略有增加,钾的含量变化不大.北方污泥中Zn、Cu、Cd、Cr、Ni的含量要低于南方污泥,Pb、As和Hg的含量则远大于南方污泥.Zn、Cu、Cd、Pb、Hg、Ni的含量由东向西逐渐降低; Cr的含量则为中部最高; As的含量由东向西逐渐升高.北方污泥的有机质、钾含量都要大于南方污泥,而氮、磷含量则小于南方污泥.污泥的有机质、氮由东向西逐渐升高,磷的含量则逐渐降低,中西部污泥的钾含量大于东部污泥.     

贵阳市生活污水处理厂污泥重金属污染的含量和风险评价

测定了贵阳市4个城市污水厂污泥中6种重金属Zn、Cd、Pb、Cr、Cu、Ni的含量,采用综合污染指数法对污泥中重金属的生态风险做了评价,结果表明各污水厂污泥中重金属含量差异较大,1个厂的污泥达到城镇污水处理厂污泥处置农用泥质CJ/T309-2009 A级标准,3个厂达到B级标准,风险评价结果显示,每个污水处理厂的污泥都处于轻微以上污染程度,其中Cd的污染较为突出。     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

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.      

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．     

城镇污水处理厂污泥重金属污染及生态风险分析

以池州市某城镇污水处理厂为例,采用原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法分析了压滤污泥中Hg、Cd、As、Pb、Cr五种重金属元素的含量,分析了污泥重金属污染水平和潜在生态风险。结果表明:污泥中Hg、Cd、As、Pb、Cr均能检出,其含量排序为CrPbAsCdHg;单因子污染指数最高者为Cd,达到轻度污染水平;污泥重金属综合污染指数为0.94,属于尚清洁水平;Cd的潜在生态风险水平较高,污泥重金属总潜在生态风险水平达到了中风险水平。     

黄浦江中上游地区农用土壤重金属含量特征分析

以黄浦江中上游地区农用土壤为研究区域,在获取区域内729个农用表层土壤样品重金属含量数据的基础上,运用多元统计和地统计相结合的方法,对黄浦江中上游地区农用土壤重金属的含量水平、分布特征和来源进行系统分析.结果表明,黄浦江中上游地区农用土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 的平均值分别为0.163,0.144,7.54,86.3,24.9,31.4,98.8mg/kg,均低于国家土壤环境质量二级标准,但Hg、Cd、Cr、Cu 、Zn平均含量均超过上海市土壤中相应重金属元素含量背景值,其中尤以Hg显著,是对应背景值的1.44倍;以上海市土壤背景值为标准,农田土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu 、Zn 超标率分别为59.7%,68.2%,19.3%,67.1%,44.9%,58.4%,76.7%,表现为Zn> Hg> Cr> Cd> Cu > Pb> As.从空间分布来看,青浦、松江远郊区域农用土壤中Cd、Hg、As含量明显高于奉贤、闵行区,靠近市区的闵行Zn、Cr、Cu含量最高,各区域Pb含量差异不大;重金属来源分析表明,As、Cd、Hg元素来源主要与成土母质、农业生产活动等结构性因素有关,而Cu、Cr、Zn、Pb累积受工业生产、人民生活以及交通活动等随机性因素影响较大;Cd含量在不同农用土地利用类型间差异较大,其余元素差异不明显.     

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

长江三角洲地区城市污水污泥重金属含量研究

通过现场采样及室内分析,研究了长江三角洲地区南京、苏州、上海、杭州等15个城市的污水处理厂44份污泥样品中6种重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni)的含量。结果表明,不同污水处理厂的污泥样品中重金属元素的总量存在较大的差异,6种重金属元素平均含量的大小顺序为Zn>Cu>Ni>Cr>Pb>Cd。对各类型污泥重金属污染指数比较表明,工业污水为主城市污泥中重金属污染程度明显高于生活污水为主污泥和混流污水污泥。用主成分分析法提取的3个主成分较好地反映了6个重金属指标的信息,累积贡献率为82.0%,第一主成分能解释接近50%的信息量,它主要反映各金属在污泥中均有不同程度的富集。为了保护生态环境和人类健康,防止二次污染,污泥土地利用时需考虑重金属含量,采取相应控制措施。     

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

中温厌氧消化与高温厌氧消化对污泥重金属风险及稳定性的影响

通过分析中温厌氧消化+机械脱水以及热水解预处理+高温厌氧消化工艺过程中重金属含量与形态的变化,研究了中温厌氧消化与高温厌氧消化工艺对污泥重金属风险、形态及稳定性的影响.结果表明,中温厌氧消化工艺增加了污泥中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,重金属污染等级和潜在生态风险增强.高温厌氧消化工艺降低了污泥Cd和Cr的含量,重金属污染等级和潜在生态风险降低.其中,N厂污泥主要致污染金属为Cd和Zn,S厂污泥主要致污染金属为Cd;Cd是6种重金属风险系数最高的,是污泥潜在生态危害的最大贡献者.中温厌氧消化后,污泥中Cd、Ni、Pb和Zn的可还原态和可氧化态所占质量分数之和降低;Cd、Cr、Cu和Ni的残渣态所占质量分数降低.可见,中温厌氧消化后,污泥重金属的潜在毒性和稳定态向直接毒性转化.高温厌氧消化后,污泥Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的可交换态所占质量分数降低;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的残渣态所占质量分数亦降低,可见,高温厌氧消化后,重金属的直接毒性和稳定态向潜在毒性转化.     

皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S₁、S₂、S₃、S₄)为研究对象,选取1%的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1~4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了分析,并运用M_F指数法和潜在生态风险指数法对淋洗后污泥中重金属的迁移性和环境效应进行了评价。结果表明:经过1次淋洗后,污泥中Zn的去除率最高,为71.04%(S₁),而Ni的去除率较低,为20%左右(S₂),污泥中Cr、Cu、Pb和Cd的最大去除率在23.16%~43.00%之间;经过4次淋洗后,污泥中Zn、Pb、Cr、Cu、Cd和Ni的去除率最高分别为84.79%、81.73%、80.77%、78.89%、56.71%和55.51%;经过淋洗后污泥中各重金属酸溶态所占的比例降至5.41%以下,污泥中Cu以残渣态和可氧化态为主,其他重金属以残渣态为主;皂角苷与柠檬酸联合淋洗后,污泥中重金属的M_F(移动性指数)和E_i(潜在生态风险指数)值下降,说明污泥中重金属的移动性、生物有效性和潜在生态风险减弱,其中污泥中Ni、Pb、Zn的潜在生态风险均由中降为低,污泥中Cu、Cr和Cd的潜在生态风险也有所降低;1.5 g/L的熟石灰对污泥淋洗废液中Cu、Ni的回收率在25%左右,对Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%~80%之间。皂角苷和柠檬酸联合淋洗可以较好地去除供试污泥中的重金属,降低重金属的移动性和潜在生态风险。     

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.     

南阳盆地东部山区土壤重金属分布特征及生态风险评价

通过分析南阳盆地东部山区表层土壤（0~20 cm）样品的As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu等8种重金属含量和pH值,对土壤重金属的空间分布特征、污染程度和生态风险进行研究,并对重金属的来源进行分析.结果表明,研究区内土壤Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn和As含量相比于土壤污染风险筛选值存在不同程度的超标.土壤重金属空间分布呈面状和岛状分布.含量高值区主要分布在研究区南部,且与矿区分布相吻合.除了少数样点的土壤以外,大部分样点未受到污染,Cd的污染最为严重.As、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu在几乎全部地区的潜在生态风险系数为轻微风险等级,Cd和Hg的潜在生态风险系数为中等风险等级占比最高.研究区综合土壤重金属潜在很强和强生态风险指数占比较高,分别为58.93%和37.66%.土壤Hg、Cd和Pb主要受到矿产开采等人类活动的影响,As主要受到研究区地质背景的影响,Zn、Ni、Cr和Cu同时受到人类活动和地质背景的影响.研究区矿产资源的开采是造成土壤污染及生态风险的主要原因.     

城市污泥重金属含量分析及稳定化研究

文章以乌鲁木齐市水务(集团)有限公司污水处理公司产生的城市污泥为研究对象,对该污泥中的重金属含量和赋存形态进行了分析,并以新疆地产膨润土对污泥中的重金属进行了稳定化研究。结果表明:该污泥中铜、锌、铅、铬、镉、镍的含量(以干基计)分别为700 mg/kg、900 mg/kg、400 mg/kg、198 mg/kg、2.4 mg/kg、22 mg/kg。铜、铬主要分布在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态中,且在3种形态中均匀分布;锌主要分布在碳酸盐结合态、硫化物及有机结合态、残渣态中,其中碳酸盐态及残渣态分布较多;镉在可交换态、碳酸盐结合态、残渣态中均匀地分布,少量存在于硫化物及有机结合态中;铅在残渣态中分布最多,少量分布在可交换态中。重金属稳定化结果为膨润土投加量与干污泥质量比为1:12.5时,污泥中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)可达到很好的稳定效果。