调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态的影响

采用高温堆肥和蚯蚓堆肥工艺,研究了城市污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属（Cu、Pb、Zn、Cd和As）交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态的变化。研究表明：高温堆肥和蚯蚓堆肥前后各试验污泥的重金属形态和含量呈现出不同的变化,都可以降低污泥中交换态Cu、Pb、Zn、Cd和As的含量;对于Cu和Pb,高温堆肥优于蚯蚓堆肥;对于Zn、Cd和As,蚯蚓堆肥优于高温堆肥。2种堆肥方式中,粉煤灰用量为10%的钝化效果优于20%,磷矿粉的钝化效果同粉煤灰一样。     

污泥堆肥施用于草坪草栽培:Zn和Cu的分布特征简

为了探索污泥堆肥中重金属在土壤-植物系统中的积累与转移特性,通过温室盆栽实验,分析了污泥堆肥对草坪草高羊茅、黑麦草和白三叶生物量积累的情况,研究了污泥堆肥中Zn和Cu在植物和土壤中的分布特征。结果表明,污泥堆肥施用可以有效促进3种草坪草的积累生物量,在0~6 kg/m²的污泥堆肥施用量范围内,草坪草的生物量积累随着施用量的增加而提高。土壤中Zn和Cu的含量随污泥堆肥施加量的增加而增大,85%以上的Zn和Cu残留在土壤中。污泥堆肥中的Zn和Cu均可以被植物吸收,随着污泥堆肥施用量的增加,草坪草对Zn和Cu的吸收量增大,但当污泥堆肥施用量超过一定阈值时,草坪草吸收Zn和Cu不再增加,甚至减少;对于不同的草坪草,这一阈值有所不同。植物对Zn和Cu的吸收量只占土壤中Zn和Cu减少量的5%左右。根据生物富集系数（BCF）的计算结果推测,污泥堆肥的施用对土壤环境的影响大于对植物体内累积Zn和Cu的影响。     

面向矿山废弃地复垦的炉渣污泥人工土壤的理化特性

通过添加不同比例的燃煤电厂粉煤灰和炉渣对城市污泥进行钝化,配制成不同灰渣比例的人工土壤,对人工土壤的pH、电导率、养分含量、重金属含量以及持水、渗水性能进行了研究。结果表明,污泥人工土壤pH介于7.5～8.0之间,属于弱碱性土壤;电导率变化范围为2.93～3.71 mS/cm,表明盐分含量较高。污泥人工土壤中有效态养分含量随炉渣比例提高而增加,所有配比人工土壤有机质和有效磷、速效钾的含量达到高肥力水平。人工土壤中Cd、Ni、Pb、Cu、Zn含量均明显低于国家农用标准(GB 4284-84、GB 8173-87)。粉煤灰渣对污泥中有效态Cd、Ni、Pb和Cu有钝化作用,使其向无效态转化,对Zn则有活化作用。炉渣对Cd、Ni的钝化作用要优于粉煤灰,而粉煤灰对Pb、Cu的钝化作用要优于炉渣。添加炉渣提高了污泥人工土壤水分的蒸发量,减弱了人工土壤的持水能力,但加入炉渣使人工土壤的渗透系数显著增加,提高了其渗水性能。     

污泥堆肥施用于草坪草栽培：Zn和Cu的分布特征

为了探索污泥堆肥中重金属在土壤一植物系统中的积累与转移特性,通过温室盆栽实验,分析了污泥堆肥对草坪草高羊茅、黑麦草和白三叶生物量积累的情况,研究了污泥堆肥中Zn和Cu在植物和土壤中的分布特征。结果表明,污泥堆肥施用可以有效促进3种草坪草的积累生物量,在0～6kg／m2的污泥堆肥施用量范围内,草坪草的生物量积累随着施用量的增加而提高。土壤中Zn和Cu的含量随污泥堆肥施加量的增加而增大,85％以上的Zn和Cu残留在土壤中。污泥堆肥中的Zn和Cu均可以被植物吸收,随着污泥堆肥施用量的增加,草坪草对Zn和Cu的吸收量增大,但当污泥堆肥施用量超过一定阈值时,草坪草吸收zn和cu不再增加,甚至减少;对于不同的草坪草,这一阈值有所不同。植物对zn和cu的吸收量只占土壤中zn和cu减少量的5％左右。根据生物富集系数（BCF）的计算结果推测,污泥堆肥的施用对土壤环境的影响大于对植物体内累积zn和Cu的影响。     

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

利用生物淋滤法处理城市污泥,以生物淋滤过程中pH、ORP(氧化还原电位)变化以及重金属(Zn、Cu、Cd)溶出率为指标,考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响,并分析了生物淋滤前后,重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f)可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为:初始pH=4.00,淋滤菌接种比例30%,重金属Zn,Cu,Cd在第10天的整体处理效果最优,溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明:原污泥中Zn,Cu,Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在,残渣态较少;生物淋滤之后,3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低,其中,可还原态含量降低最为显著,残渣态基本无变化,并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高,污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。     

传统活性污泥法处理城市污水过程中重金属的变化研究

研究了污水处理厂传统活性污泥工艺不同处理工段污水和污泥中Cu、 Zn、 Pb、 Cd、 Hg和As含量变化及其在污水中的形态分布特征,进一步了解重金属在不同处理工段的去除情况.整个工艺流程污水中Hg的去除率最大,平均达76.4%,Pb的去除率最小,平均为29.7%.不同处理工段各重金属去除率差异较大,从进水到初沉池出水Zn去除率最大,平均达55.4%,其次为Hg和Cu,平均去除率分别为40.0%与34.2%;由初沉池出水到二沉池出水Cd、Hg和Cu平均去除率达36.1%～38.5%.进水、初沉池出水和二沉池出水中颗粒态Zn占其总量的比例(以质量分数计,下同)均在98.1%以上,颗粒态Hg占其总量的比例由84.1%降低到39.7%,颗粒态As占其总量的比例由11.7%上升至56.5%.初沉池污泥、曝气池活性污泥和脱水消化污泥中Zn含量最高,初沉池污泥中Cd含量最低,曝气池活性污泥和脱水消化污泥中As含量最低.脱水消化污泥中Zn、Cu、Pb和Cd含量高于初沉池污泥和曝气池活性污泥,Hg和As含量低于初沉池污泥而高于曝气池活性污泥.大部分Zn和Pb在初沉池中被除去,大部分Cd在二沉池中被除去,Hg和Cu在初沉池与二沉池中的去除效果相当.     

用通用浸提剂Mehlich 3研究城市污泥重金属生物有效性

采用Mehlich3(M3)通用浸提剂对经稳定化处理的城市污泥中重金属元素Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu的有效态进行提取,同时进行了小麦盆栽试验,将M3通用浸提剂浸提所得的重金属元素有效态含量与该元素在小麦幼苗茎叶和根系中的元素的富集量进行相关分析.结果表明,城市污泥中不同元素的有效态含量明显不同.M3提取的有效态Cd、Cr、Cu与幼苗茎叶富集Cd、Cr、Cu极显著相关,但Pb、Ni、Zn的有效态含量与植物茎叶富集量相关性不明显,主要原因可能与元素从植物根系向茎叶迁移能力有关.M3提取的污泥中重金属的有效态含量与小麦幼苗根系富集的重金属元素的含量呈现显著的相关性.因而M3可用于污泥中重金属元素潜在的生物有效性评价.     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1~3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

堆肥污泥施入黄土对植物生长及Cd吸收的影响

以堆肥污泥为研究对象,采用盆栽实验方法研究不同干质量(0%、1%、5%、10%、25%和50%)堆肥污泥施入贫瘠黄土后,对玉米、蚕豆生长情况及对重金属Cd吸收的影响。结果表明,黄土中重金属Cd含量随施用堆肥污泥增加而增加,大部分(70%以上)都积累于混合基质中,玉米和蚕豆中重金属Cd吸收系数约为0.09~0.14;施用堆肥污泥干质量超过25%时,混合基质中重金属Cd超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[1]二级(pH7.5)标准值(0.6 mg/kg),另外,玉米和蚕豆在堆肥污泥施用比例分别为1%和5%时长势最佳,且植物幼苗期平均增重分别为8%和19%,得出,施入5%左右堆肥污泥有利于玉米、蚕豆生长,堆肥污泥短期有控施于贫瘠黄土是可行的。     

污泥施入黄土后重金属Cu、Zn、Cd的淋滤迁移

污泥土地利用是目前国内外污泥处置的主要方式和鼓励方向,在中国西北黄土地区更有前景和意义.污泥富含有机质和营养元素可弥补黄土的贫瘠缺陷,改善黄土肥力、增加植物产量.污泥施入黄土后,灌溉水对污泥重金属的淋滤迁移和污染风险是值得研究的课题之一.研究旨在了解重金属Cu、Zn、Cd在黄土层中的淋滤迁移特征,为黄土地区污泥的土地利用及重金属污染控制提供实验依据.实验选择污泥中含量或毒性大的Cu、Zn、Cd 3种重金属作为研究对象,通过室内模拟土柱对表层堆肥污泥中2种源强的重金属进行1年灌溉用水量的淋滤对比实验,测定淋滤前后土柱中和渗出液的Cu、Zn、Cd总量、有机质及pH值,以期分析重金属在黄土中的淋滤、迁移特征.结果表明,淋滤作用可使堆肥污泥Cu、Zn、Cd发生少量迁移并富集于土柱中、上部,大部分或绝大部分重金属仍滞留于耕作层(0～20 cm);淋滤使堆肥污泥Cd与Cu向下迁移约30 cm,Zn向下迁移约20 cm;渗出液呈弱碱性,其中Cu、Zn、Cd 3种重金属的浓度较入渗水均有增多,但随渗出液从黄土柱中溶出的重金属量极少.实验表明,耕作层重金属源强对Cu、Zn、Cd在土柱剖面中的淋滤、迁移和滞留作用以及溶出量均有不同程度的影响,堆肥污泥土地利用可以明显改善黄土肥力,灌溉对耕作层污泥有机质的淋滤损失量较小.并得出,堆肥污泥在黄土地区的土地利用是可行的.     

生活垃圾填埋场封场后种植植物中重金属迁移研究

在上海老港生活垃圾填埋场填埋单元封场的覆盖土中掺混了矿化垃圾种植植物,分析Cd、Pb、Cu、Zn 4种重金属在土壤和植物中的迁移变化,研究表明:(1)覆盖土土质从一般耕作土变成肥沃土壤;覆盖土和种植混合土重金属Cd、Pb、Cu、Zn中Cd、Pb含量相近,但种植土的Cu含量略大于覆盖原土,Zn含量远大于覆盖原土;(2)植物能富集土壤和垃圾中的重金属,木本植物的根部富集重金属的能力强于草本植物,但重金属在草本植物根、茎、叶中的迁移速度大于木本植物;(3)植物根、茎、叶的Cu、Zn含量均远大于未受污染土壤种植植物相应部位的Cu、Zn含量,种植的植物不能供家养动物食用,以免通过食物链作用危及人体安全.     

贵阳南部近郊蔬菜重金属污染状况及健康风险评估

于贵阳花溪区蔬菜种植基地及零星菜地采集叶菜类、茎菜类和果菜类样品及对应土壤样品,测定土壤与蔬菜样品中Zn、Cd、Pb和Cu含量,分析土壤理化性质、土壤重金属全量、有效态含量与蔬菜中重金属含量之间的关系,通过污染指数和暴露风险健康评估指数分析城郊蔬菜中重金属污染状况以及摄入人群的健康风险。结果表明:部分菜地土壤样品Zn、Cu含量超出农用地土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.82%、11.76%;蔬菜中重金属含量主要取决于土壤重金属有效态含量;研究区蔬菜均处于清洁水平,但有8.82%的蔬菜样品Pb处于Ⅱ级警戒值,且均为叶菜;Pb是叶菜类暴露健康风险的主要元素,而Cu是茎菜类与果菜类暴露健康风险的重要元素;蔬菜重金属对儿童和成人的危害指数均小于1.0,表明食用该地区的蔬菜不会对人体健康产生不良影响。     

不同复垦年限煤矸山土壤重金属有效态含量及其影响因素分析

研究煤矸山不同年限复垦土壤重金属有效态含量及其影响因素对指导煤矸山植被复垦及复垦地利用具有重要意义。以山西省典型煤矸山复垦3、10、16年灌草地为研究对象,分析了3种复垦土样的理化性质及重金属Cd、Pb、Cu的总量、有效态含量、生物有效性系数。结果表明:(1)3种复垦土样电导率(EC)、有机质和碱解氮含量均随复垦年限的增加而增加,但黏粒和有效磷含量呈下降趋势;(2)总体看来,3种复垦土样Cd、Pb、Cu有效态含量随复垦年限的增加而增加,Cd、Pb生物有效性系数在0~40cm土层、Cu生物有效性系数在20~40cm土层也有此趋势;(3)土壤pH、EC、有机质、黏粒质量分数均不同程度地影响煤矸山复垦土壤Cd、Pb、Cu有效态含量,其中有机质和黏粒含量是关键影响因子。     

红树林湿地沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的分布特征及相关性分析

通过对海南北部红树林湿地沉积物样品进行采集和室内测试分析,得到研究区沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的含量及分布特征。研究结果表明,研究区有效态Zn、As、Cd、Pb平均质量浓度分别为9.18、1.63、0.19、2.48mg/kg,生物有效性系数分别达19.49%、18.65%、21.11%、17.29%,表明研究区沉积物中Zn、As、Cd、Pb的生物有效性均较强,易于被红树植物吸收,同时也反映出研究区沉积物受Zn、As、Cd、Pb的污染风险较大;有效态As、Cd、Pb含量随沉积物剖面深度增加呈逐渐减少趋势,不同沉积物剖面沉积物重金属生物有效性系数变化存有差异;沉积物理化性质对有效态As、Cd、Zn含量有不同程度的影响,对有效态Pb无明显影响;有效态Cd、Pb含量与Cd、Pb总量显著相关,说明Cd、Pb的有效态含量与总量在空间分布上具有一定的相似性,Cd、Pb总量是有效态Cd、Pb的主控因子。     

北京城市污水处理厂污泥中重金属污染状况及潜在生态风险分析

2011—2017年对北京城市中心区8家污水处理厂污泥中8种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni)开展了持续监测,分析其重金属污染状况、年际及季节变化特征,并应用内梅罗指数法评估污泥在土地利用过程中重金属的潜在生态风险。结果表明:污泥重金属含量为ZnCuCrPbAsNiHgCd,除Hg外,其他重金属含量均低于全国平均水平;四季重金属总量中位值较接近,夏季稍高;Ni、Cd、Hg各年年均值变异系数最大,分别为43%、36%、23%,其他金属变异系数为5%～13%;56%的Hg检测结果超过了《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T 309—2009)中A级污泥限值,且8家污水处理厂均有超标记录;内梅罗指数显示Hg、Zn、Cd、Cu达到重度污染级别,污泥施用于土壤存在较严重的潜在生态风险。因此,污泥用于土壤环境前,需降低其重金属含量。     

德兴铜矿周边地区土壤酶活性研究

采用逐步多元回归和主成分分析的方法研究了德兴铜矿周边土壤中重金属和土壤酶活性的关系.结果表明:德兴铜矿周边各功能区均受到不同程度的Cu、Cd污染,Pb、Zn未超过《土壤环境质量标准》(GB 15618--1995)二级标准;各功能区土壤酶活性有显著差别,逐步回归分析表明土壤酶活性与Cu、Zn全量、生物可利用态Cu含量有显著线性关系,而与Cd、Pb无明显相关;土壤酶活性和生物可利用态Cu呈负线性关系,而与残渣态Cu有正线性关系.主成分分析显示,土壤酶信息系统的第1、第2主成分可反映酶活性总变异的96.27%,根据第1主成分对功能区酶活性的分类结果与土壤生物可利用态Cu含量的分类结果基本一致,提示土壤酶活性指标可以反映土壤生物可利用态Cu含量.     

污泥果肥利用中重金属迁移特征研究

为了厦门城市污泥的安全利用,将石渭头污水处理厂污泥经过好氧堆肥后施用于柚子树,对重金属元素在土壤、树叶及果肉中的迁移特征进行了研究。结果表明：Cd在土壤中的富集能力强;重金属元素从土壤向树叶迁移累积能力比向果肉的大得多,污泥肥料不能用于叶类食用植物的施用;Cr向树叶、Ni向果肉的迁移累积能力强;泥肥的施用加重了土壤中Cd的污染,提高了Cr向树叶、Ni向果肉的迁移能力;污泥果肥利用需降低Ni的浓度,对污泥中含量较高的Cu、Zn、Ni、Cr和Cd需进行跟踪检测。     

白云石和硫酸亚铁复配对城市污泥中重金属形态分布及生物有效性的影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究白云石、硫酸亚铁以及白云石和硫酸亚铁复合物作为改良剂对污泥重金属形态和生物有效性的影响,并对其钝化机理进行了初步研究。结果表明:白云石可以提高污泥pH,硫酸亚铁则降低污泥的pH,白云石和硫酸亚铁复配添加时,污泥pH变化并不显著。白云石对污泥中Cu和Cd有较好钝化作用,硫酸亚铁对污泥中As具有显著钝化作用,白云石和铁盐复配对污泥中重金属Cu、Zn、Cd和As均有显著钝化作用。白云石和硫酸亚铁处理可显著降低污泥中重金属有效态含量,其中以5%白云石和5%硫酸亚铁复配处理的效果最好,与对照相比,污泥中的有效Cu、Zn、Cd和As分别减少了59.58%、42.26%、40.93%和55.68%。SEM-EDS和Visual MINTEQ模拟结果显示,白云石中的碳酸根离子能够与重金属发生沉淀反应。盆栽实验结果显示,污泥中加入白云石和硫酸亚铁后,青菜地上部和根部重金属含量降低,地上部Cu、Zn、Cd和As最大降低程度分别为53.56%、34.51%、57.29和77.04%。