污泥農(nóng)用的重金屬安全性試驗(yàn)研究

1、污泥農(nóng)用的重金屬平安性試驗(yàn)研究摘要：為確定城市污水的污泥農(nóng)用過(guò)程中是否存在重金屬毒害，系統(tǒng)研究了桂林城市污水的污泥中重金屬特征和使用污泥肥料后農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量。研究說(shuō)明：桂林城市污水的污泥中重金屬含量較我國(guó)其他城市略低；EDTA提取污泥時(shí)，重金屬的提取率在23%60%，這局部重金屬有可能被植物吸收；污泥有機(jī)復(fù)合肥肥效顯著。施用污泥復(fù)合肥與施用其他肥料相比擬，稻谷和稻莖中的重金屬含量無(wú)明顯差異，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：污泥農(nóng)業(yè)利用重金屬盡管城市污水的污泥處置方法有多種，但對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)開(kāi)展中國(guó)家而言，綜合利用尤其是農(nóng)業(yè)利用無(wú)疑是較好的選擇1、2。與此同時(shí)，污泥農(nóng)用也存在著二次污染的可能性，這主

2、要源于污泥中含有一定量的重金屬和病毒、病原體、寄生蟲(chóng)卵等有害物質(zhì)。研究說(shuō)明，選用適宜的堆肥方法既可殺滅污泥中致病微生物和寄生蟲(chóng)卵，又不會(huì)破壞污泥中的植物養(yǎng)分，但重金屬含量較高的污泥施于農(nóng)田，會(huì)集中于植物體，并通過(guò)食物鏈與生物鏈的傳遞對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生毒害作用。為此，系統(tǒng)研究了桂林城市污水廠污泥的重金屬特征，以確定其農(nóng)用平安性。1污泥中的重金屬成分1.1污泥中重金屬含量桂林城市污水的污泥重金屬含量見(jiàn)表1。表1國(guó)內(nèi)外局部城市污水的污泥重金屬含量g/kg元素AsdruNiPbZn備注桂林市370.959415498199506天津紀(jì)莊子1037283366691095文獻(xiàn)5廣州大坦沙155022004622

3、451790文獻(xiàn)6中國(guó)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)7575520600100025050010020030010005001000酸性土壤pH6.5中性和堿性土壤pH6.5瑞典污泥51550200500150025100010030010003000文獻(xiàn)4加拿大標(biāo)準(zhǔn)102010005005002002000德國(guó)109008002009002500文獻(xiàn)7注桂林市數(shù)據(jù)為4個(gè)樣品的平均值，中國(guó)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)為?農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)?GB4284-84。由表1可以看出，與國(guó)內(nèi)其他城市的污泥相比，桂林城市污水的污泥中砷含量偏高，而鎘、鉻、銅、鎳、鉛和鋅都較低。與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比擬，只有砷、鉻含量偏高。根據(jù)?農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)?

4、GB4248-84，桂林城市污水的污泥中各重金屬的含量除鋅略高外，其他重金含量均低于我國(guó)農(nóng)用污泥酸性土壤最高容許含量，可以考慮用作農(nóng)業(yè)肥料。1.2污泥中重金屬的活動(dòng)性污泥中重金屬的毒害性除與含量上下有關(guān)外，還取決于其存在形式。EDTA(乙二胺四乙酸)是一種弱有機(jī)酸，可提取土壤中有機(jī)和無(wú)機(jī)絡(luò)合物交換點(diǎn)上的金屬，還可釋放水溶態(tài)物質(zhì)中的金屬，而不破壞硅酸鹽礦物晶格中的金屬，因此EDTA溶液的提取量可代表植物的可吸收量。由EDTA溶液對(duì)桂林市污泥的試驗(yàn)結(jié)果(表2)可以看出，各種金屬的提取率在23%60%，即當(dāng)污泥施于農(nóng)田時(shí)23%60%的重金屬可被植物吸收。表2桂林市污泥重金屬提取試驗(yàn)結(jié)果元素Asdru

5、PbZn污泥原樣(g/kg干污泥)291.345013763515提取后殘?jiān)?g/kg干污泥)121.02909725380提取率(%)592336296026注EDTA提取液的pH值為9.0，濃度為0.1l/L。2污泥農(nóng)用2.1研制有機(jī)復(fù)合肥研制有機(jī)復(fù)合肥的消費(fèi)工藝流程如圖1所示。根據(jù)廣西土壤條件的水稻種植經(jīng)歷，結(jié)合桂林市污泥的特點(diǎn)，以桂林市污泥為基質(zhì)，適當(dāng)添加尿素、過(guò)磷酸鈣和生物鉀肥研制成有機(jī)復(fù)合肥，其肥分約為(以重量計(jì))：N占11%，P25占4%，K2占5%，外觀呈黑褐色。2.2有機(jī)復(fù)合肥在早稻上的應(yīng)用試驗(yàn)為檢驗(yàn)所制復(fù)合肥的肥效，于1999年4月8日7月6日在桂林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的稻田進(jìn)

6、展了試驗(yàn)。2.2.1試驗(yàn)肥料A：污泥有機(jī)復(fù)合肥，含氮、磷、鉀分別為11%、4%和5%。B：污泥有機(jī)復(fù)合肥，含氮、磷、鉀分別為10.7%、3.6%和4.7%。：市售四川新都產(chǎn)華豐牌高效三元復(fù)合肥，含氮、磷、鉀分別為13%、5%和7%。D：不施肥。2.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)水稻品種為金23保持系，生育期99d，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4個(gè)程度，3個(gè)區(qū)組。第一組A、B、施用量均為25kg/畝(6672)；第二組A、B、施用量均為40kg/畝(6672)；第三組A、B、施用量均為55kg/畝(6672)；D均為對(duì)照，不施肥。共有12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為132。試驗(yàn)肥料均作為底肥一次性施入，每個(gè)小區(qū)設(shè)置田埂作為

7、隔離，施肥后耙平耙均，以后各項(xiàng)技術(shù)措施(追肥、病蟲(chóng)防治、排灌等)均一樣。2.2.3試驗(yàn)結(jié)果從禾苗長(zhǎng)勢(shì)看，施用有機(jī)復(fù)合肥A和B的各小區(qū)均明顯好于對(duì)照區(qū)，與施用華豐牌的各小區(qū)無(wú)明顯區(qū)別。從干粒重和有效分孽看來(lái)，施用復(fù)合肥的各小區(qū)差異不明顯，但均好于對(duì)照區(qū)，施用復(fù)合肥的各小區(qū)結(jié)實(shí)率無(wú)顯著差異，均高于對(duì)照區(qū)。施用有機(jī)復(fù)合肥A、B分別比對(duì)照區(qū)組增產(chǎn)19%和18%，均比華豐牌復(fù)合肥的增產(chǎn)效果(13%)高(表3)。表3不同處理的水稻產(chǎn)量處理區(qū)組小區(qū)平均產(chǎn)量(kg)平均畝產(chǎn)量(kg)比對(duì)照組增產(chǎn)ABD9.718.908.878.1510.5610.8810.238.088.889.208.528.2629.1

8、528.9827.6224.49486483460.540819%18%13%3施用復(fù)合肥后農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量系統(tǒng)采集各種早稻稻谷及稻莖樣品，測(cè)定重金屬含量以檢驗(yàn)施用污泥有機(jī)復(fù)合肥后稻谷的平安性。由表4可知，不同稻谷中重金屬元素的平均含量大致一樣，砷、鎘的含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由表5可知，施用不同肥料的稻莖中砷含量一般在檢出限以下；鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅元素在不同稻莖中的平均含量根本一樣。對(duì)不同稻谷、稻莖中重金屬元素含量進(jìn)展的方差分析見(jiàn)表6和表7。數(shù)據(jù)說(shuō)明：對(duì)稻谷來(lái)說(shuō)，各種肥料間F值在0.861.50，均小于臨界值4.76，說(shuō)明施用不同肥料的稻谷重金屬含量差異不顯著。而區(qū)組間F值在0.061.

9、02，均小于臨界值5.14，說(shuō)明區(qū)組間稻谷重金屬含量差異不顯著，取樣、分析誤差校對(duì)稻莖而言，各種肥料間F值在0.084.46，均小于臨界值4.76，說(shuō)明施用不同肥料對(duì)稻莖重金屬含量影響不顯著。而區(qū)組間F值在0.101.98，均小于臨界值5.14，說(shuō)明區(qū)組間稻莖重金屬含量差異不顯著，取樣、分析誤差校表4早稻稻谷中重金屬元素含量g/kg樣號(hào)AsdruNiPbZnA1-0.02102071119A2-0.0391281016A3-0.0291391223平均值0.0239.31581119.3B1-0.019127930B2-0.01101371121B3-0.021212111029平均值0.01

10、310.312.38.31026.71-0.031012911442-0.0291289293-0.018127820平均值0.0291289.331D1-0.029128923D2-0.031117111054D3-0.0210138926平均值0.023101499.334.3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.70.2注1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)?食品中鎘允許量標(biāo)準(zhǔn)?GB3884和?食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?GB271581。2A、B、D后的1、2、3分別表示不同的施肥量：25、40、55kg，下表同。3表中數(shù)據(jù)為中南工業(yè)大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，分析方法均為等離子-原子發(fā)射光譜法，“-表示含量0.05。表5早稻稻莖中重金屬元素含量g/k

11、g樣號(hào)AsdruNiPbZnJA1-0.063721201787JA2-0.042419141474JA3-0.052519141777平均值0.0528.719.7161679.3JB1-0.052917151762JB2-0.0635221714101JB3-0.042255141559平均值0.0528.731.315.315.374J1-0.064622171990J2-0.0631221817104J3-0.052518131667平均值0.053420.71617.387JD11.70.063721201988JD2-0.052318131659JD3-0.063921182686

12、平均值0.05733201720.377.7表6稻谷重金屬含量方差分析F檢驗(yàn)值工程druNiPbZn臨界值肥料間F值1.140.931.501.001.220.86F0.05(3，6)4.76區(qū)組間F值0.430.070.511.020.060.23F0.05(2,6)5.14表7稻莖重金屬含量方差分析F檢驗(yàn)值工程druNiPbZn臨界值肥料間F值0.080.420.810.192.034.46F0.05(3，6)4.76區(qū)組間F值0.101.980.731.531.690.60F0.05(2,6)5.14因此，施用污泥有機(jī)復(fù)合肥未造成稻谷中重金屬元素含量的增加，污泥有機(jī)復(fù)合肥是平安的。4結(jié)論對(duì)桂林市4個(gè)污水廠污泥的系統(tǒng)測(cè)定說(shuō)明，污泥中有機(jī)質(zhì)、氮、磷和鉀等有益成分含量較高。而重金屬等含量較低，根本符合國(guó)家有關(guān)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。田間試驗(yàn)說(shuō)明，有機(jī)復(fù)合肥肥效好，水稻施用有機(jī)復(fù)合肥后增產(chǎn)18%19%，肥效略?xún)?yōu)于市售的華豐牌復(fù)合肥。對(duì)施用污泥有機(jī)復(fù)合肥的稻谷進(jìn)展的測(cè)試說(shuō)明，其中的重金屬含量與施用其他肥料的稻谷無(wú)明顯差異。由于污泥中仍有23%60%的重金屬有可能被植物吸收，而重金屬又有逐漸累積的特點(diǎn)，因此長(zhǎng)期使用污泥肥料需進(jìn)展必要的監(jiān)測(cè)。參考文獻(xiàn)：1王敦球，解慶林，李金城，等.城市污水污泥農(nóng)用資源化研究J.重慶環(huán)境科學(xué)，19