连续污泥农用对土壤微团聚体及有机质组分中 重金属分布的影响

采用物理和化学相结合的分组方法,将土壤逐级分离成不同粒径后再分出以有机无机复合体存在的重组,研究施加不同污泥后土壤中不同粒径颗粒、不同重组结合态腐殖质组分中Cu、Zn、Cd的分配特征。结果表明:土壤重金属浓度随其粒径减小呈不断升高趋势,但施用污泥增加了土壤细砂粒级组分中的重金属比例,且随施用污泥中重金属浓度上升而增加。施加污泥后,不同粒径土壤颗粒中松结态腐殖质比例明显增加,紧结态腐殖质所占比例下降。施加污泥后土壤细砂颗粒松结态腐殖质中Cu、Zn、Cd所占比例上升,紧结态腐殖质中Cu、Zn、Cd比例下降。粉砂粒级松结态腐殖质中Cu、Cd比例上升,紧结态腐殖质中Cu、Cd比例下降。细粉砂和胶体粒级不同结合态腐殖质中Cu、Zn、Cd比例没有明显变化。不同粒径组分土壤颗粒中重金属比例变化不仅与不同结合态腐殖质的比例有关,还与土壤颗粒大小和土壤性质有关。     

污泥农用对土壤和作物重金属累积及作物产量的影响

以3 a定位试验为基础,比较3种不同处理的污泥肥料（消化污泥、污泥堆肥及污泥复混肥）农田施用下土壤养分、土壤和作物籽粒中Mn、Cu、Zn、Pb、Cd 5种重金属的积累以及作物产量的变化情况,以阐明污泥农用对土壤及作物的影响。研究表明,3种污泥肥料提高了土壤中氮素和有机质的含量;与空白和普通化肥处理相比,3种污泥肥料增加了土壤中Mn和Cu的含量,而对土壤交换态重金属含量没有显著影响;3种污泥处理均增加了小麦籽粒中Zn的含量;相对普通化肥处理,3种污泥肥料处理对小麦和玉米产量均无显著影响。合理施用污泥肥料可以有效地提高作物产量;污泥肥料施用对土壤重金属有一定累积效应,但短期施用对土壤比较安全。     

污泥农用对土壤及作物的影响

本研究探讨了施用污泥后，水稻、小麦、玉米、棉花农田土壤中氮、磷、钾、矿物油、苯并（ａ）芘、重金属含量变化和４种作物的产量、品质变化及有害物质含量。结果表明，合理施用活性污泥能增加土壤肥力，提高作物产量和品质，而未对土壤和作物产生污染。     

植被恢复对重金属污染土壤有机质及团聚体特征的影响

采用田间原位试验,研究了不同植被恢复3年对重金属污染土壤有机碳及团聚体结构和稳定性的影响,评价了不同植物修复效果的差异,为农田重金属污染土壤修复中,合理选择植被类型,以及建立评价标准提供理论依据。在某Cu,Cd重度污染农田建立田间小区,施加钝化材料石灰(对照除外)后种植海州香薷(ME),伴矿景天(MS)和巨菌草(MP)3种植物,3年的田间原位修复试验后,分析各处理下土壤有机质含,0.25 mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,团聚体平均质量直径(MWD),几何平均直径(GMD),团聚体稳定率(AR,%)和分形维数(D)等团聚体稳定性指标。结果表明,3年植被恢复后,3种植被处理均提高了土壤有机质含量,提高幅度为2.89%~5.39%,并提高了0.25mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,提高幅度分别为2.89%~5.39%,6.64%~10.40%和13.34%~17.48%。3种植物处理均可以显著提高土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),其中以巨菌草处理提高幅度最大。在团聚体稳定性方面,3种植物处理均可以提高团聚体的稳定率(AR,%),以海州香薷处理提高幅度最大;植物处理可以显著降低土壤机械稳定性团聚体的分形维数(D),但对水稳定性团聚体的分形维数没有明显的影响。综上所述,采用钝化加原位植物修复可以提高重金属重度污染农田的有机质含量和土壤团聚体的稳定性,改善土壤结构,可以在重金属重度污染土壤修复中推广应用。     

秸秆还田对土壤微团聚体特征的影响

采用尼龙网袋法进行秸秆还田的原位模拟,比较不同秸秆还田量在不同深度下还田对土壤微团聚体组成及稳定性、微团聚体有机碳及腐殖酸组分的影响。试验设置秸秆还田量R0(0)、R1(0.44%)、R2(0.88%)、R3(1.32%)和0—15(S1),15—30(S2),30—45(S3)cm 3个不同还田深度交叉处理。结果表明:0.25~0.02mm的微团聚体为优势粒级,秸秆还田使各土层0.25~0.02,0.25mm的团聚体含量增加,而0.02~0.002,0.002mm的微团聚体含量减少,且各粒级含量的变化幅度均在S1层最大。不同秸秆量处理下不同土层,不同粒级的微团聚体的平均重量直径(MWD)较无秸秆还田均有所增加。同时,施用不同量秸秆能提高土壤各粒级微团聚体中有机碳及腐殖酸含量,且在同一土层中随粒级减小,有机碳及腐殖酸含量增加,而在不同土层内,有机碳及腐殖酸含量表现为S1S2S3。胡敏酸与富里酸比值对于不同土层,不同粒级的微团聚体则呈现不同的变化趋势。秸秆还田能促使土壤微团聚体向更大粒级的团聚体转化,有效增强土壤肥力的同时改善了土壤结构。     

土壤团聚体中重金属富集特征研究进展

团聚体是土壤结构的基本单元,直接影响着重金属在土壤微环境中的空间分异性。不同粒径团聚体的组成结构和比表面积有所差异,因此重金属在其中的富集情况也存在差异。传统方法以全土为研究对象,对土壤中重金属的富集情况进行研究,而忽略了不同团聚体颗粒对重金属吸附迁移的影响,使得研究结果与实际土壤情况存在差异。本文以土壤团聚体的粒径大小为区分标准,从城市土壤、农业土壤、林地和荒地以及沉积物四个方面,对不同类型土壤团聚体颗粒的粒径分布以及不同粒径团聚体中重金属的富集特征进行综述,为相关研究提供参考。     

重庆市城市污泥中的重金属及其农用环境容量

城市污泥农用的环境风险取决于城市污泥中的污染物含量及土壤理化性质。该文分析了重庆市10个城市污水处理厂污泥中的Cu,Zn,Pb和Cd含量及形态,根据土壤环境容量及氮肥施用量计算了重庆主要旱地土壤的最大施用量和年施用量。结果表明,重庆市城市污泥中的Zn、Cu、Pb和Cd含量分别为362.12～725.32mg/kg,69.84～170.22mg/kg,21.25～107.24mg/kg和1.26～4.25mg/kg。污泥中不稳定态Zn、Cu、Pb和Cd的比例分别为42.89%～44.74%,2.69%～9.45%,0.95%～12.06%和61.05%～79.91%。根据土壤重金属的静态容量,计算出重庆主要旱地土壤紫色土和黄壤城市污泥的一次性最高施用量分别为384.62t/hm2和98.90t/hm2。根据土壤重金属动态容量,以15、20、50为年限,计算出的城市污泥的年施用量,紫色土为66.10,60.91和55.71t/(hm2·a),黄壤为30.32,28.99和27.53t/(hm2·a)。根据作物的需氮量计算城市污泥的年施用量为3.04～6.40t/(hm2·a),该施用量低于根据土壤环境的动态容量计算的施用量,按此用量施用城市污泥更安全。     

污泥施田后土壤和玉米植株中重金属分布特征

对施污泥剂量分别为10、30和60thm-2的土壤,采用修正的BCR三步连续提取法分步提取并分析Pb、Cd、Cu、Zn的不同形态。利用高压密封消解技术和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析Pb、Cd、Cu、Zn在玉米器官中的分布及其转移富集特征。施污泥土壤中重金属主要以残渣态存在。施污泥量为常规用量的6倍时,即相当于连续6年施污泥的土壤中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的含量基本未超过我国土壤环境质量标准。4种重金属在弱酸性土壤中残渣态含量比例的高低依次为CuZnCdPb。施污泥土壤上Pb、Cd在玉米各器官中的平均含量顺序为:茎叶根籽粒;Cu为:根茎叶籽粒;Zn为:根籽粒茎叶。玉米对于各元素的EC值按高低顺序依次为CuZnCdPb。     

污泥农用对土壤理化性质及作物产量的影响

为了研究污泥农用的有效性,通过田间试验,开展了污泥农用前后土壤理化性质及作物产量变化研究.结果表明,随着污泥施用量的增加,土壤容重最大降低了14.8%;水稳性团粒总量达31.5%;速效氮、磷的含量和土壤中的有机质含量明显增多;小麦和玉米都增产,其中污泥施用量为56.25 t/hm~2时,小麦增产达极显著水平;玉米的产量都比对照要高,而且产量随施肥量的增加而增大.     

污泥与施污土壤重金属生物活性及生态风险评价

将城市污泥以不同质量比施于土壤中构成污泥混合土壤,研究各污泥配比土壤中重金属的生物活性,并采用三种重金属评价方法(地累积指数法、潜在生态风险指数法、综合毒性指数模型)和黑麦草对重金属的吸收富集效果来对施污土壤中重金属具有的生态风险性进行评价。结果表明:污泥的添加使土壤中生物活性态Cd、Cu和Zn含量显著增加,对三种重金属具有活化作用,但对Pb却起到钝化作用。生态风险评价结果表明:污泥的添加使土壤中Pb呈现无污染和低生态风险;Cu和Zn呈现中度污染和低生态风险;Cd达到强度污染和重度生态风险,重金属潜在生态风险(RI)总体处于强度生态风险水平。当污泥添加比例大于6:10(污泥S3处理)时,施污土壤中重金属的综合毒性指数高于土壤对照。黑麦草对Cd、Pb、Cu和Zn的富集浓度与施污土壤中对应重金属的生物活性态含量存在显著正幂指数关系,同时黑麦草对施污土壤中Cd、Cu和Pb的富集能力大小与地累积指数法和潜在生态风险指数法对三种重金属具有的生态风险性的评价结果具有一致性。     

污泥有机肥改良铅锌尾矿对4种草本植物生长和重金属积累的影响

[目的]研究添加不同量的污泥有机肥对生长在铅锌尾矿中的黑麦草、白三叶、草木樨、沙打旺4种植物生长状况和对Pb,Zn,Cu,Cr,Cd累积的影响,以期为合理利用污泥有机肥改良、修复尾矿库提供理论依据。[方法]采用盆栽试验的方法。[结果]20g/kg处理水平下,4种植物株高、根长、地上鲜重、根鲜重均达到最大。施肥处理下,供试的4种植物叶绿素a+b含量均比对照高。随着改良剂含量的增加,黑麦草、白三叶丙二醛含量呈下降趋势。黑麦草、白三叶、草木樨体内Pb,Zn,Cd含量在10g/kg处理水平下达到最大,在20g/kg水平下降低。[结论]随着有机肥添加量的增加,重金属量向植物体内转移减少,有利于缓解重金属的毒害作用。     

Discrepancy in Fertilizer Nitrogen Equivalency Estimates of Dry Sewage Sludge Application in Soil

Fertilizer nitrogen (N) equivalency estimates of sewage sludge are essential to assess benefits from its use in agricultural fields and minimize agronomic failure and environmental risks. Using an outdoor pot experiment, where sludge was applied to the upper layer of the soil in pots, this study aimed to estimate the rate of dried sewage sludge application needed to replace a given amount of inorganic fertilizer and to investigate eventual variations of this estimate depending on whether N replacement value referred to grain yield of barley, biomass production, or overall plant N uptake. Equivalencies were obtained from the response curves of these crop characteristics in relation to the rate of sludge application. It was shown that the patterns of carbon (C) and N allocation to grain and straw were different between the inorganic fertilizer and the sewage sludge treatment, presumably due to the timing of mineral N provision. When the same grain yield was obtained at these two treatments, straw yield and grain N content were greater at the sludge fertilized crop. It was concluded that fertilizer N equivalency value of sewage sludge should inevitably refer to a single crop yield component determined by a producer.     

污泥堆肥对盐碱土土壤环境和作物生长的影响

以城市污水处理厂污泥堆肥为研究对象,采用盆栽试验方法研究不同用量(0%,5%,10%,20%)污泥堆肥施入盐碱土后,对玉米、大豆生长情况及土壤环境的影响。结果表明,施用污泥堆肥可降低盐碱土pH值和总盐含量,提高土壤养分及酶活,增加土壤微生物量碳、微生物量氮,同时施用污泥堆肥土壤重金属Zn、Cu含量增加,当施用量为20%时,土壤Zn含量超标。另外,玉米和大豆在污泥堆肥施用比例分别为10%和5%时长势最佳,且作物籽粒中重金属含量在国家食品卫生标准范围内。     

蚯蚓活动对城市生活污泥重金属的影响

采用塑料温棚内垄式堆积污泥培养蚯蚓方式,研究了蚯蚓处理对污泥重金属的影响。结果表明,污泥经蚯蚓处理后,理化性质发生了显著的变化,污泥的pH值、有机质、总氮和总磷都有不同程度的降低;蚯蚓能吸收富集污泥中的重金属,其中对重金属Cd有较强的富集能力;蚯蚓处理使污泥中重金属含量均出现不同程度的下降,重金属Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni分别减少27.98%、31.46%、32.81%、13.85%、23.86%和22.92%。利用盆栽试验,研究了污泥施用于土壤后生菜体内重金属积累的情况,结果表明,生菜体内重金属Zn、Cu、Pb和Ni的含量为污泥处理高于蚓粪处理;Cr和Cd则分别为差异不显著和略有降低。     

污灌稻田生态系统重金属含量分布调查

对鞍山某污灌区稻田土壤、糙米以及灌溉水中重金属Cd、As、Hg、Pb含量进行了采样和分析.结果表明：研究区土壤重金属含量总体上低于现选择土壤环境质量标准所规定的上限.但由于受灌溉水质的影响,灌区中部利用工业废水进行灌溉的区域土壤表层中Cd和Hg含量分别为1.08mg/kg和1.03mg/kg,糙米中Hg含量为0.2mg/kg,均接近或超出相应的国家标准规定的上限,说明灌溉水中的重金属含量水平对土壤和粮食中重金属含量的影响明显,并有可能造成粮食重金属含量超标.因此,工业废水对土壤环境质量和稻米品质的影响较大,应避免直接用于农田灌溉.     

兰州市城市污泥施用对小麦生长和重金属富集的影响

以兰州市安宁区污水处理厂污泥为研究对象,采用盆栽的方法研究污泥土地利用后对土壤中重金属含量以及对3种小麦生长和重金属富集的影响。结果表明,污泥施用后使污泥混合土壤中重金属Pb、Cu、Zn含量显著增加,但3种重金属含量均未超过我国土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)中的限制性标准值。污泥土地施用后,小麦获得了良好的生长响应。污泥低施入量(污泥在混配土壤中的干重比为5%、10%、15%)时不同程度的促进了小麦的生长发育,使3种小麦出苗率提高,植株更高,生物量增加。污泥高施入量(污泥在混配土壤中的干重比为25%、35%)时,小麦的出苗率和根长受抑制明显。污泥的施用使小麦籽实中的Pb、Cu、Zn的含量显著升高,呈现递增趋势,污泥在混配土壤中的干重比超过25%时,籽实中Cu和Pb含量相对国家无公害食品标准有超标现象。综合考虑污泥对小麦生长和重金属富集的影响及土壤中重金属含量的变化,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25%以下。     

利用粉煤灰污泥混料改良石灰岩质土壤后的重金属累积状况

通过盆栽试验研究以粉煤灰和污泥混合物为主料,改良石灰岩质土壤后对玉米生长发育的影响,根据重金属富集系数,探讨重金属在土壤和玉米中的累积状况。试验结果表明:石灰岩质土壤中添加粉煤灰污泥混合物后能显著促进玉米的生长和提高玉米的干物重,其中以1:1重量比处理玉米的平均株高、株径及根部、地上部、总干物重分别是对照样的1.56、1.71、1.36、3.81和2.37倍。以不同配比添加混合物后的土壤相对于国家土壤背景值和国家土壤环境质量标准,Hg和Cd表现强烈富集,整体符合国家二级土壤质量标准,且玉米根部几乎所有有害元素的含量均高于对照组,而地上部分除Cu、Zn外均显著低于对照组,但均未达到玉米毒害浓度。另外,在土壤中添加混合物后玉米中几乎所有的有害元素主要累积在根部,有利于其地上部分的生长,减少了通过食物链危害人类的机率。