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%.     

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.     

深度脱水污泥焚烧过程中调理剂的热转化行为及其对重金属挥发的影响

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据模拟计算了深度脱水后污泥焚烧过程中调理剂的热转化过程及逸出产物,并预测了含Cl调理剂与CaO耦合作用对重金属迁移转化及排放的影响.研究结果表明,污泥添加单一调理剂Al_2(SO_4)_3、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4、AlCl_3及FeCl_3后,Fe和Al在高温下主要以Al_2O_3(s)和Fe_2O_3(s)存在,主要气态产物是HCl和SO_2.调理剂CaO和FeCl_3共存且含量增加时,焚烧过程中HCl(g)逸出过程变慢,并且Fe_2O_3(s)易于和CaO(s)作用导致Fe_2O_3(s)存在温度区间变窄.污泥未添加调理剂焚烧过程中,重金属Cd、Pb、Cr、Tl、Hg、As易于以Cd(OH)_2(g)、PbO(g)、CrO_2(OH)_2(g)、AsO(g)、Hg(g)、Tl(g)形式挥发,而Cu、Zn、Ni以其氧化物形式存在而难挥发.调理剂FeCl_3及CaO添加到污泥后,重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、Tl)的分布受FeCl3的影响大于CaO,导致其形成重金属氯化物而挥发,而Cr和As与CaO作用生成CaCr_2O_4(s)、Ca_3(AsO_4)_2(s)热稳定化学物,抑制了Cr、As的挥发.当脱水污泥与含硫化物掺烧时,重金属(Pb、Cu、Zn、Ni)挥发受到Cl的影响大于S,在低温区间其主要以硫酸盐为主,在中高温区间以氯化物存在,而Hg和Tl不受硫化物影响.     

电镀污泥焚烧过程中的热分析以及重金属的迁移规律

选取一种典型的含重金属危险废弃物电镀污泥,研究了电镀污泥的热特性以及不同重金属元素———铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和锰(Mn)在焚烧产物中的迁移和排放特征.热重分析结果表明,干电镀污泥热重的升温过程中主要有几个失重高峰:100℃,150℃和600℃,其中100℃和150℃主要是电镀污泥中的挥发酚的析出,以及一些有机物质的热解和焚烧,而600℃主要是碳酸盐分解的结果;从能谱分析可知电镀污泥主要由O,S,Al,Ca,Cr,Fe等元素,还有一些次要元素如Mg,Cu,Zn,P,Cl,C组成.升温过程中,非金属元素C和Cl有较为明显的下降,Cr,Fe,Mg在900℃以内变化不大.从迁移规律实验可知,重金属Mn、Pb、Ni和Cu在焚烧过程中随着温度升高含量逐渐降低,其中又以Ni的含量下降最为明显,而Cd则正好相反有明显的富集效应.     

北京北部水系沉积物中重金属的研究

主要研究了北京市北部水系沉积物中重金属(As、Hg、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn)含量和来源.在潮白河及密云水库流域采集了17个沉积物样品,温榆河流域采集了5个样品,重金属含量As和Hg采用原子荧光光谱法测定,Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn含量用电感耦合等离子发射光谱法测定.研究结果表明,沉积物中重金属元素没有出现明显的富集状况,只有Hg、Cd、Cr和Zn在一些采样点有较高的富集.相关性分析表明Hg、Cd、Zn和Cu互相之间呈显著正相关(r0.06;p0.01),而Hg与Cr、Mn、Ni、Pb和Ti没有明显的相关性.通过主成分分析研究重金属的来源,发现前3个主成分贡献率分别为38%、23%和17%.因此,Hg、Cd、Zn和Cu作为第一主成分被认为与人类活动的工矿业开采有关,第二主成分As和Mn与人类活动的农业生产和生活污水排放有关,第三主成分Cr、Ni和Ti与岩石风化和土壤侵蚀有关.     

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.      

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.     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

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．     

广州市郊区农业土壤重金属污染评价分析

采用单项污染指数、单项平均污染指数、算术均数、加权均数、内梅罗污染指数法、聚类分析评价法和主成分分析法对广州市郊区土壤重金属Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,As,Hg污染进行评价.从单项污染指数频率分布可以看出,8种重金属中Hg的污染频率最大,即轻污染、中污染和重污染的出现频率都较大,分别为25.4%,9.3%和16.1%;其次是Cd和Zn,也出现了较高频率的轻污染、中污染和重污染.聚类分析法将8种重金属共分为4组,第1组包括Pb,Ni,As,Cr和Cu,第2组、第3组和第4组分别是Zn,Cd和Hg,这4组的污染指数逐渐增大,并以Hg的污染指数最大.主成分分析中的前2个主成分就已经能解释信息的67.81%,尤其是第一主成分,它能解释接近50%的信息量.第一主成分主要反映重金属Cu,Pb,Zn,Ni,Cd,As和Hg的富集程度,第二主成分主要反映了重金属Cr和Ni的富集信息量以及Hg的释放信息.