施用城市污泥堆肥对土壤和青椒重金属积累的影响

采用盆栽试验方式,将污泥堆肥与农田土按不同质量比进行混合(0:100、1:99、5:95、10:90、20:80、40:60、80:20、100:0),研究施用不同量的城市污泥堆肥对土壤以及青椒器官重金属积累的影响,为城市污泥堆肥农田利用提供参考。试验结果表明:在污泥堆肥施用量为1%~5%的条件下,青椒的总干重随堆肥施用量的增加而增加,5%的污泥堆肥施用量使青椒的总干重达2.67 g·株^-1,果实重量达0.84 g·株^-1;施用量大于5%时,青椒植株总干重与果实产量均出现下降趋势。施用不同量污泥肥后青椒果实产量(干重)的大小顺序为5%> 10%> 20%> 40%> 1%> CK(无果实);随污泥堆肥施用量的增加,基质土中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd呈显著增加趋势。在5%的施用量下,土壤及青椒果实中的重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni含量均未超过国家相关标准,表明5%的污泥堆肥是青椒的适宜施用量。     

施用城市污泥堆肥对土壤和大豆器官重金属积累的影响

重金属在土壤中易积累造成污染,因此污泥中重金属含量成为其农用的限制因素,重金属在作物中的富集问题也备受关注。以东北黑土为供试土壤,大豆为供试作物,采用随机区组设计,通过施入不同水平的城市污泥堆肥的农田小区试验,研究污泥堆肥对土壤和大豆不同器官的重金属积累的影响,为污泥堆肥农用的安全性提供科学依据。试验结果表明,随着污泥堆肥施入量的增加,土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量及大豆不同器官中Cu、Zn、Cd的含量均逐渐增加,但在大豆各器官中均未检出Pb。Cu、Zn在大豆各器官的含量和富集系数大小顺序均为籽粒根豆荚茎,而Cd为茎根豆荚籽粒。在本试验污泥堆肥施入量的范围内,土壤和大豆籽粒中重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量均未超过国家相关标准。从富集系数看,除污泥堆肥施入量超过12 t·hm-2时大豆茎对Cd有富集作用外,其他均未达到富集程度;各处理的大豆干物重和产量的总体规律是污泥堆肥施用量24 t·hm-2施用量18 t·hm-2施用量30 t·hm-2施用量12 t·hm-2施用量6 t·hm-2CK,其中污泥堆肥施用量为24 t·hm-2增产效果最好,增产率为12.65%。     

长期施用污泥对土壤-萝卜系统重金属积累及土壤养分含量的影响

为了探究不同用量污泥长期施用后对土壤-萝卜系统中重金属及土壤养分含量的影响,采用长期定位试验,研究连续10年单施化肥（CK）以及施用不同用量（4.5、9、13.5、18 t·hm^-2）污泥对土壤、萝卜叶（地上部）和萝卜（地下部）中重金属（Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn）累积情况及土壤pH、有机质及氮磷钾含量的影响。结果表明：连续施用10年后,单施化肥和不同用量污泥处理对萝卜产量影响不大,土壤、萝卜叶和萝卜中的Pb、Cd、Cr、Ni、Cu和Zn含量均随污泥施用量的增加而增加,且中高量和高量污泥处理中重金属的累积量较大,显著或极显著高于对照、低量和中量处理。中量以上污泥处理土壤的Pb、Cr、Ni和Cu超出了土壤环境质量国家标准;除高量污泥处理Pb超标外,其他处理萝卜的各重金属含量均未超过食品安全国家标准。与CK处理相比,长期施用不同用量污泥能提高土壤pH 0.58~0.71个单位,并显著或极显著地提高有机质、全量氮磷以及速效氮磷含量。研究表明,连续10年施用不同用量污泥,土壤和萝卜中Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn的含量随污泥用量的增加而增加,其中Pb、Ni、Cr和Cu出现超标现象,萝卜中的重金属含量除高量污泥处理中Pb超标外,其他处理均未超过食品安全国家标准。随着作物产地土壤中污泥施用年限增长或用量增加,食品安全应得到更多的重视。     

施用污泥堆肥对龙葵生长及富集重金属的影响

研究了施用不同比例(0、5%、10%、15%、20%)的城市污泥堆肥对龙葵生长和重金属含量的影响以及混合土壤理化性质、重金属含量的变化,以探究城市污泥堆肥农用潜力。结果表明,城市污泥堆肥不同施用比例下,土壤氮磷钾和有机质含量均显著增加,施用污泥堆肥不同比例的龙葵植株干重从大到小顺序为5%、10%、15%、0(CK)、20%,当施用比例为5%时,龙葵的干重达最大值5.04 g,较对照不施城市污泥堆肥提高了49.81%。土壤中的重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等含量均随污泥施用比例的增加逐渐升高,但均不超过污泥农用泥质B级标准。混合土壤中的重金属被龙葵富集,富集量随堆肥的用量逐渐升高。低浓度下(施用比例为5%)龙葵生长良好,对混合土壤有很强的耐受性,高浓度(施用比例为15%～20%)会对龙葵植株产生毒害作用,甚至导致植株凋亡。综上分析,低浓度(5%)为最适宜龙葵生长的污泥堆肥施用浓度。     

施用辐照污泥对农作物生长及其品质的影响

采用电子束辐照液态污泥并作为基肥施用于菜园土、黄泥土中,研究污泥不同施用水平下对青菜、黑麦草生长及品质的影响.结果表明,在一定的施用量及土壤条件下,无论是辐照还是未辐照污泥都促进农作物生长,提高其产量,且施用辐照污泥与未辐照污泥相比,农作物产量有增加趋势.田间和盆栽试验都显示,青菜的相对产量随着污泥施用量的增加而增加,但在污泥施用量达到80 t·hm-2后明显下降.黑麦草的相对产量高于青菜1倍左右,且在施用量达80 t·hm-2仍然上升.在施用量小于60 t·hm-2时,青菜的Cd、Zn、Cu和Pb含量低于国家标准.施用量达80 t·hm-2时,仅Cd的含量超标.青菜体内的硝酸盐含量在施用量高于40 t·hm-2时,超过国标.黄泥土上比菜园土上栽培的青菜相对产量约提高1倍.     

城市污泥改良沙土的环境影响

采用室内喷头模拟降雨试验,研究不同污泥施用量对沙土养分含量和重金属污染的影响。设置3个处理,各处理污泥施用量为0. 3、0. 9、1. 5 g/cm~2。结果表明,随着污泥施用量的增加,沙土中总氮和总磷含量明显增加;随着淋溶次数的增加,总氮和总磷的淋失量增加,3个处理0. 3、0. 9、1. 5 g/cm~2总氮的淋失率分别为27. 38%、27. 14%、25. 41%,总磷的淋失率分别为0. 87%、1. 16%、2. 60%,总氮淋失率大于总磷。3个处理铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)淋失率均小于2%,铅(Pb)约10%,镉(Cd)约20%;重金属Zn、Cu、Pb、Cr、Cd在沙土中的滞留量均以1. 5 g/cm~2处理最大,滞留量顺序为Zn Cu Cr Pb Cd,Zn最大,约为120. 32 mg,Cd最小,约为0. 18 mg; 3个处理滞留率Zn、Cu、Cr大于95%,Pb为约90%,Cd为约80%。以1. 5 g/cm~2污泥施用量进行风险评估,沙土中各单项重金属含量均远小于土壤环境质量三级标准,内罗梅综合污染指数除Zn(0. 9)达警戒线值外,Cu、Pb、Cr、Cd都远小于0. 7。城市污泥以1. 5 g/cm~2施用量改良沙土具有较好的可行性。     

土壤Cd污染对青菜和蕹菜生长及Cd含量的影响

通过温室盆栽试验,研究了草甸棕壤、红壤和灰色石灰土的人为Cd污染对青菜和蕹菜生物量和Cd含量的影响。结果表明,红壤加入Cd浓度为0.5、1.0、3.0、5.0mg·kg-1时,青菜地上部分的生物量与对照相比分别降低了13%、15%、25%和91%;蕹菜地上部分的生物量在添加Cd浓度为0.5、1.0、3.0mg·kg-1时与对照相比分别增加了21%、64%和81%,而添加浓度为5.0和10.0mg·kg-1时则分别降低了63%和86%;生长于草甸棕壤和灰色石灰土中的蕹菜地上部分的生物量随土壤Cd浓度的增加无显著差异。在土壤添加Cd浓度相同的条件下,青菜和蕹菜地上部分的Cd含量在3种土壤中的顺序为:灰色石灰土<草甸棕壤<红壤。在试验条件下,以国家食品卫生标准为依据、以青菜为指示植物计算得到的3种土壤Cd的表观临界含量分别为:以总Cd计算:草甸棕壤为0.33mg·kg-1,红壤为0.066mg·kg-1,灰色石灰土为0.70mg·kg-1;以DTPA提取态Cd计算:草甸棕壤为0.13mg·kg-1,红壤为0.012mg·kg-1,灰色石灰土为0.33mg·kg-1。     

污泥对生菜、萝卜产量及有害物质积累的影响

用盆栽试验,研究了污泥对生菜、萝卜产量和重金属、硝酸盐和亚硝酸盐积累的影响.结果表明,污泥可明显增加生菜和萝卜产量;当污泥施用量为土壤干重的1%时,生菜和萝卜中重金属Zn、Cd、Cr、Cu、Pb含量及硝酸盐和亚硝酸盐含量均符合国家食品卫生标准;当污泥施用量为土壤干重的3%时,生菜中重金属Cd含量超标,萝卜中亚硝酸盐含量超标,超标率分别达20%、15%.     

猪粪好氧堆肥对缺锌土壤种植大豆的影响研究

以Zn含量较高的猪粪为原料进行了90d好氧堆肥,以采自陕西省永寿县养马庄的典型缺锌土壤为供试土样,通过大豆盆栽试验研究了该有机肥对大豆生长的影响,并以污染指数评价法和地积累指数评价了施用该有机肥对土壤中重金属的累积环境风险。结果表明:经过90d的高温好氧堆制,获得了氮磷钾丰富的堆肥产品,且堆肥中未检测出Ni、Cd、Cr、Pb、Hg和As等有害重金属,仅含Cu256.3mg.kg-1、Zn474.4mg.kg-1。与对照相比,随着有机肥施用量的增加,大豆生物量和产量逐渐增加,并在肥土比10%时达到最高,大豆产量比对照提高了206.7%,大豆根系重量提高了94.2%,大豆茎叶(含荚壳)提高了94.0%;大豆籽粒中Zn含量则随着有机肥施用量的增加而逐渐增加,并在40%时籽粒Zn含量高达49.33mg.kg-1;施用堆肥后,土壤EC、Zn和Cu全量、Zn和Cu有效量均随着堆肥使用量的增加而增加,而土壤pH则随着堆肥比例的增加,从8.46逐渐降低到7.44。污染指数评价法和地积累指数评价法表明,当茬堆肥施用量不超过5%时,不会对该缺锌土壤造成重金属污染。研究显示,适量施用该堆肥能显著促进大豆的茎叶和根系生长,同时提高籽粒产量和籽粒中的Zn含量。对于供试缺锌土壤,施用该富锌有机肥可以明显补充土壤锌。     

施用污泥堆肥对土壤和生菜重金属积累特性的影响

随着污泥堆肥施用量的增加，虽然盆栽生菜的总干重产量也随之增加，但土壤和生菜地上部 组织的重金属含量也显著增加，当施用量≥10%时，地上部组织的重金属含量超过国家食品卫生标 准；施用污泥肥料虽然地上部组织的重金属含量没有超过国家标准，但不同采收期重金属含量不 同，适时采收可以降低地上部组织中重金属的含量     

粉煤灰钝化污泥对土中总氮·总磷和重金属含量的影响

[目的]研究粉煤灰对土中的总氮、总磷和重金属含量的影响。[方法]在土壤中分别添加质量浓度为1%、3%的混有不同比例粉煤灰(2%、5%、10%、15%)的污泥。[结果]与对照相比,施用1%和3%污泥增加了土中TN、TP含量,其增幅分别为6.74%～30.29%和3.81%～32.67%,粉煤灰的加入量对其增幅无明显的影响;污泥施用增加了土中Cu、Zn、Pb、Ni和Cr的含量,投加粉煤灰在污泥低用量(10 g/kg)时未表现出明显的重金属钝化作用,而在高用量(30 g/kg)时表现出对Ni和Pb的钝化。[结论]施用污泥可增加土中TN、TP含量,但粉煤灰对其无明显影响;污泥施用增加了土中重金属的含量,投加粉煤灰在污泥高用量时表现出对Ni和Pb的钝化。     

污泥施用对土壤及小麦生理特性的影响

以兰州市安宁区污水处理厂污泥为研究对象,采用盆栽方法研究污泥施用后对土壤pH值的影响,对土壤中重金属Cu、Zn、Pb含量的影响以及对小麦叶片叶绿素含量和脯氨酸含量特性的影响。结果表明,污泥施用后土壤的pH值显著下降,并呈递减趋势。不同污泥施加量土壤中3种重金属元素的含量均远低于我国土壤环境质量二级标准(GB15618—1995)中碱性土壤的限制性标准值。3种小麦叶片的叶绿素总含量随污泥浓度的增加而增加,污泥在混配土壤中的干重比为15%时3种小麦均达到最大值,随着污泥施加量的进一步加大出现下降。污泥施用后3种小麦叶绿素a/b值与对照相比无显著变化,小麦叶片中脯氨酸含量比对照有大幅的增加。低污泥施加量时(5%、10%和15%),3种小麦叶片中脯氨酸含量随施加量增加而增加,但高污泥施加量时(25%和35%)的脯氨酸含量无显著增加,污泥中污染物胁迫超过小麦耐受限值后,小麦生理代谢出现反常。土壤中3种重金属元素的含量与3种小麦体内脯氨酸含量均呈极显著正相关关系,土壤的pH值与3种小麦的叶绿素总含量和脯氨酸含量均呈负相关关系。综合考虑污泥施用对小麦生理特性的影响,对小麦的耕种土壤中一次性施用污泥时,污泥在混配土壤中的干重比应限量在15%以下。     

污泥和矿化垃圾对土壤性状及黑麦草生长的影响

通过盆栽试验研究了不同用量污泥和矿化垃圾对黑麦草生长的影响。结果表明,施用量5%、10%的污泥能显著提高黑麦草生物量及促进根系生长,作为栽培介质施用量在25%~100%的矿化垃圾能显著提高黑麦草生物量及促进根系生长,且矿化垃圾用量越大,地上、地下部生物量也越大。污泥和矿化垃圾还可降低土壤pH,增加土壤有机质、速效氮、磷含量。用污泥和矿化垃圾作为绿化植物栽培介质,即找到了2种废弃物的出路,又可降低绿化植物的栽培和养护成本,是一条经济可行的途径。     

利用31P核磁共振技术研究污泥中磷在土壤中的形态转换

为了解污泥中磷在土壤中的化学行为,采用NaOH/EDTA浸提和~(31)P核磁共振技术研究了污泥施用到3种典型土壤中后磷的形态变化.结果表明,和传统NaOH熔融法相比,NaOH/EDTA能浸提土壤中54%～93%的磷.酸性土壤磷的NaOH/EDTA浸提率相对高,而有碳酸钙沉积的土壤浸提率相对低.污泥施用到土壤后不但提高了土壤中磷的总量,而且增加了磷的形态,并和污泥本身磷的形态基本一致.磷在土壤中的形态变化主要发生在污泥施用到土壤的14 d之内,之后磷的形态基本稳定.其中无机正磷酸盐含量从55.22%～57.88%增加到80.32%～87.47%,正磷酸二酯完全消失,正磷酸单酯含量从23.80%～28.84%降至15%左右,而无机焦磷酸盐含量从10%左右降至1%以下.污泥施加到土壤中后,有机磷在短期内转化为无机磷,虽然有利于植物对磷的吸收利用,但对水体富营养化的潜在危害加大,建议污泥土地利用时要做到少量多次.就土壤不同性质而言,低pH和粘质土更有利于有机磷同定.     

无害化污泥与钼尾矿配施对沙化潮土土壤质量的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙化潮土为研究对象,通过2012—2015年3年5季田间定位试验,选用经过无害化处理且符合国家相关标准的商业化污泥和钼尾矿产品,研究无害化污泥与钼尾矿施用对我国典型沙化潮土土壤质量指标的影响,为无害化污泥与钼尾矿资源化利用提供理论和技术依据。结果表明:45 t·hm~(-2)污泥(W3)与钼尾矿配施对沙化潮土有机质(SOM)的提升效果最明显,SOM在玉米季W3+75 t·hm~(-2)(M1)处理显著增加了165.10%,在小麦季W3+M2处理显著增加了106.10%(P0.05);相比单施同一水平污泥,污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施下土壤0.25 mm水稳性团聚体(WR0.25)含量,平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著升高了38.04%~60.24%,28.45%~45.27%和41.34%~67.77%(P0.05),对促进土壤形成水稳性团聚体以及提高水稳性团聚体稳定性的作用更为突出;45 t·hm~(-2)污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施对沙化潮土微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)提升效果最明显,在玉米季分别显著提高了235.52%和156.79%(P0.05),在小麦季分别显著提高了249.24%和128.32%(P0.05);单施污泥和污泥配施75 t·hm~(-2)钼尾矿处理土壤微生物量熵(q MB)在玉米季和小麦季分别显著提高了21.95%~46.25%和36.38%~71.17%(P0.05)。但污泥与高量钼尾矿配施,SMBC、SMBN和q MB较单施同一水平污泥和与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施的处理在玉米季分别下降了3.89%~19.85%、4.31%~17.86%和6.95%~33.47%,在小麦季分别下降了5.34%~23.24%、4.33%~28.08%和3.09%~32.33%,表明钼尾矿高量施用时会降低微生物活性。由灰色关联度分析方法得出,45 t·hm~(-2)无害化污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施(W3+M1)能显著提高沙化潮土SOM、SMBC、SMBN和q MB,并提高土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),有效改善沙化潮土质量,在3年5季试验期间也未发现土壤和作物籽粒受到重金属污染。同时,W3+M1处理显著提升了土壤肥力等级至Ⅰ级,在此基础上,可以酌情不再施用污泥和钼尾矿。     

污泥农用对药用植物紫花茉莉品质和土壤环境的影响

利用广州市大坦沙污水处理厂的脱水污泥进行堆肥,将污泥堆肥用于药用植物紫花茉莉栽培,研究污泥的农用对药用植物生长、药用品质以及土壤养分和主要重金属等土壤环境的影响。结果表明,污泥堆肥不同用量处理与对照相比,紫花茉莉的株高增加了6.7%～20%,茎围增加了16%～36%,块根干物量增加了9.6%～28%,茎叶干物量增加了19%～37%。污泥的农用使紫花茉莉植株增加了Zn、Ca的累积,显著地提高了紫花茉莉块根的药用功能,不同处理土壤Zn含量比对照增加了14%～86%。土壤Pb、Cr、Cu、Ni含量却没有明显变化。     

施用污泥堆肥对木槿生长的影响研究

以城市污水处理厂堆肥污泥为研究对象,采用田间小区实验方法开展了污泥土地利用对土壤环境和植物影响的研究。结果表明,污泥土地利用可显著提高土壤中氮、磷及有机质的含量,污泥用量为10%、30%和50%时均不同程度地促进了木槿的生长发育,地上生物量比对照分别提高12.8%～200.8%、23.9%～134.1%和16.4%～112.3%,地下生物量分别提高13.7%～253.9%、16.4%～132.2%和9.3%～123.5%。污泥施用量只要控制在10%以内,污泥中重金属不会对土壤环境产生不良的影响。     

生物淋滤脱除污泥重金属镉的试验研究

城市污水污泥中含有植物所需的大量营养元素,农业资源化利用潜力巨大,但污泥中的重金属含量常常超标,重金属会在土壤和水体中迁移,对生态环境存在污染风险,有必要采取一定的措施脱除污泥中的重金属以提高污泥土地利用的安全性。针对石家庄桥西污水处理厂污泥含镉量高的特性,以单质硫、七水硫酸亚铁及其混合物为底物加入污泥中震荡培养,根据酸化效果筛选出最佳底物,通过对污水污泥加富培养和驯化制成接种物,初步研究了初始pH值、接种物浓度、转速对镉的脱除效果,结果表明,以7.5g/LS+2.5g/LFeSO4·7H2O为底物,含固率8%的污泥在初始pH值6.0,接种物浓度10%,转速180r/min的条件下淋滤60h,污泥中镉脱除率达94.6%。采用生物淋滤方法可以有效脱除污泥中的重金属。