更新時間：2014-03-14 08:02 來源：第一論文 作者: 閱讀：2068 網友評論0條

 摘要：為確定城市污水的污泥農用過程中是否存在重金屬毒害，系統 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產品中的重金屬含量。研究表明：①桂林城市污水的污泥中重金屬含量較我國其他城市略低;②EDTA提取污泥時，重金屬的提取率在23%～60%，這部分重金屬有可能被植物吸收;③污泥有機復合肥肥效顯著。施用污泥復合肥與施用其他肥料相比較，稻谷和稻莖中的重金屬含量無明顯差異，符合國家標準。

關鍵詞：污泥 農業利用 重金屬

 盡管城市污水的污泥處置 方法 有多種，但對我國這樣一個 發展 中國 家而言，綜合利用尤其是農業利用無疑是較好的選擇[1、2]。與此同時，污泥農用也存在著二次污染的可能性，這主要源于污泥中含有一定量的重金屬和病毒、病原體、寄生蟲卵等有害物質。研究表明，選用合適的堆肥方法既可殺滅污泥中致病微生物和寄生蟲卵，又不會破壞污泥中的植物養分，但重金屬含量較高的污泥施于農田，會集中于植物體，并通過食物鏈與生物鏈的傳遞對人類產生毒害作用。為此，系統研究了桂林城市污水廠污泥的重金屬特征，以確定其農用安全性。

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表1。

表1 國內外部分城市污水的污泥重金屬含量 mg/kg

元素	As	Cd	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn	備注
桂林市	37	0.9	594	154	98	199	506
天津紀莊子	10	3	728	336		669	1 095	文獻 [5]
廣州大坦沙			1550	2200	462	245	1 790	文獻[6］
中國農用標準	75   75	5   20	600   1000	250   500	100   200	300   1000	500   1000	酸性土壤pH＜6.5   中性和堿性土壤pH≥6.5
瑞典污泥		5～15	50～200	500～1500	25～1000	100～300	1 000～3 000	文獻[4]
加拿大標準	10	20	1000	500	500	200	2 000
德國		10	900	800	200	900	2 500	文獻[7］
注 桂林市數據為4個樣品的平均值，中國農用標準為《農用污泥污染物控制標準》GB4284-84。

 由表1可以看出，與國內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。與國外標準相比較，只有砷、鉻含量偏高。根據《農用污泥污染物控制標準》GB 4248-84，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農用污泥酸性土壤最高容許含量，可以考慮用作農業肥料。

1.2 污泥中重金屬的活動性

 污泥中重金屬的毒害性除與含量高低有關外，還取決于其存在形式。EDTA(乙二胺四乙酸)是一種弱有機酸，可提取土壤中有機和無機絡合物交換點上的金屬，還可釋放水溶態物質中的金屬，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溶液對桂林市污泥的試驗結果(表2)可以看出，各種金屬的提取率在23%～60%，即當污泥施于農田時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結果

元素	As	Cd	Cr	Cu	Pb	Zn
污泥原樣(mg/kg干污泥)	29	1.3	450	137	63	515
提取后殘渣(mg/kg干污泥)	12	1.0	290	97	25	380
提取率(%)	59	23	36	29	60	26
注 EDTA提取液的pH值為9.0，濃度為0.1 mol/L。

2 污泥農用

2.1 研制有機復合肥

研制有機復合肥的生產工藝流程如圖1所示。

 根據廣西土壤條件的水稻種植經驗，結合桂林市污泥的特點，以桂林市污泥為基質，適當添加尿素、過磷酸鈣和生物鉀肥研制成有機復合肥，其肥分約為(以重量計)：N占11%，P2O5占4%，K2O占5%，外觀呈黑褐色。

2.2 有機復合肥在早稻上的 應用 試驗

 為檢驗所制復合肥的肥效，于1999年4月8日—7月6日在桂林市農業 科學 研究所的稻田進行了試驗。

2.2.1 試驗肥料

① A：污泥有機復合肥，含氮、磷、鉀分別為11%、4%和5%。

② B：污泥有機復合肥，含氮、磷、鉀分別為10.7%、3.6%和4.7%。

③ C：市售四川新都產華豐牌高效三元復合肥，含氮、磷、鉀分別為13%、5%和7%。

④ D：不施肥。

2.2.2 試驗設計

 試驗水稻品種為金23保持系，生育期99d，采用隨機區組設計，4個水平，3個區組。第一組A、B、C施用量均為25kg/畝(667m2);第二組A、B、C施用量均為40kg/畝(667m2);第三組A、B、C施用量均為55kg/畝(667m2);D均為對照，不施肥。共有12個小區，每個小區面積為13m2。試驗肥料均作為底肥一次性施入，每個小區設置田埂作為隔離，施肥后耙平耙均，以后各項技術措施(追肥、病蟲防治、排灌等)均相同。

2.2.3 試驗結果

 ① 從禾苗長勢看，施用有機復合肥A和B的各小區均明顯好于對照區，與施用華豐牌的各小區無明顯區別。

 ② 從干粒重和有效分孽看來，施用復合肥的各小區差異不明顯，但均好于對照區，施用復合肥的各小區結實率無顯著差異，均高于對照區。

 ③ 施用有機復合肥A、B分別比對照區組增產19%和18%，均比華豐牌復合肥的增產效果(13%)高(表3)。

表3 不同處理的水稻產量

處理	區組			小區平均   產量(kg)	平均畝產量   (kg)	比對照   組增產
	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
A   B C D	9.71   8.90 8.87 8.15	10.56   10.88 10.23 8.08	8.88   9.20 8.52 8.26	29.15   28.98 27.62 24.49	486   483 460.5 408	19%   18% 13%

3 施用復合肥后農產品中的重金屬含量

 系統采集各種早稻稻谷及稻莖樣品，測定重金屬含量以檢驗施用污泥有機復合肥后稻谷的安全性。由表4可知，不同稻谷中重金屬元素的平均含量大致相同，砷、鎘的含量均符合國家標準。

 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基本相同。

 對不同稻谷、稻莖中重金屬元素含量進行的方差 分析 見表6和表7。數據表明：①對稻谷來說，各種肥料間F值在0.86～1.50，均小于臨界值4.76，說明施用不同肥料的稻谷重金屬含量差異不顯著。而區組間F值在0.06～1.02，均小于臨界值5.14，說明區組間稻谷重金屬含量差異不顯著，取樣、分析誤差小。②對稻莖而言，各種肥料間F值在0.08～4.46，均小于臨界值4.76，說明施用不同肥料對稻莖重金屬含量 影響 不顯著。而區組間F值在0.10～1.98，均小于臨界值5.14，說明區組間稻莖重金屬含量差異不顯著，取樣、分析誤差小。

表4 早稻稻谷中重金屬元素含量 mg/kg

樣號	As	Cd	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn
A1	-	0.02	10	20	7	11	19
A2	-	0.03	9	12	8	10	16
A3	-	0.02	9	13	9	12	23
平均值		0.023	9.3	15	8	11	19.3
B1	-	0.01	9	12	7	9	30
B2	-	0.01	10	13	7	11	21
B3	-	0.02	12	12	11	10	29
平均值		0.013	10.3	12.3	8.3	10	26.7
C1	-	0.03	10	12	9	11	44
C2	-	0.02	9	12	8	9	29
C3	-	0.01	8	12	7	8	20
平均值		0.02	9	12	8	9.3	31
D1	-	0.02	9	12	8	9	23
D2	-	0.03	11	17	11	10	54
D3	-	0.02	10	13	8	9	26
平均值		0.023	10	14	9	9.3	34.3
國家標準	0.7	0.2
注　1 國家標準值依據《食品中鎘允許量標準》GB38—84和《食品衛生標準》GB 2715—81。    　　2 A、B、C、D后的1、2、3分別表示不同的施肥量：25、40、55kg，下表同。  　　3 表中數據為中南 工業 大學重點實驗室測定，分析 方法 均為等離子-原子發射光譜法，“-”表示含量＜0.05。

表5 早稻稻莖中重金屬元素含量 mg/kg

樣號	As	Cd	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn
JA1	-	0.06	37	21	20	17	87
JA2	-	0.04	24	19	14	14	74
JA3	-	0.05	25	19	14	17	77
平均值		0.05	28.7	19.7	16	16	79.3
JB1	-	0.05	29	17	15	17	62
JB2	-	0.06	35	22	17	14	101
JB3	-	0.04	22	55	14	15	59
平均值		0.05	28.7	31.3	15.3	15.3	74
JC1	-	0.06	46	22	17	19	90
JC2	-	0.06	31	22	18	17	104
JC3	-	0.05	25	18	13	16	67
平均值		0.05	34	20.7	16	17.3	87
JD1	1.7	0.06	37	21	20	19	88
JD2	-	0.05	23	18	13	16	59
JD3	-	0.06	39	21	18	26	86
平均值		0.057	33	20	17	20.3	77.7

表6 稻谷重金屬含量方差分析F檢驗值

項目	Cd	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn	臨界值
肥料間 F值	1.14	0.93	1.50	1.00	1.22	0.86	F0.05(3，6)＝4.76
區組間 F值	0.43	0.07	0.51	1.02	0.06	0.23	F0.05(2,6)＝5.14

表7 稻莖重金屬含量方差分析F檢驗值

項目	Cd	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn	臨界值
肥料間 F值	0.08	0.42	0.81	0.19	2.03	4.46	F0.05(3，6)＝4.76
區組間 F值	0.10	1.98	0.73	1.53	1.69	0.60	F0.05(2,6)＝5.14

因此，施用污泥有機復合肥未造成稻谷中重金屬元素含量的增加，污泥有機復合肥是安全的。

4 結論

 ① 對桂林市4個污水廠污泥的系統測定表明，污泥中有機質、氮、磷和鉀等有益成分含量較高。而重金屬等含量較低，基本符合國家有關污泥農用標準。

 ② 田間試驗表明，有機復合肥肥效好，水稻施用有機復合肥后增產18%～19%，肥效略優于市售的華豐牌復合肥。

 ③ 對施用污泥有機復合肥的稻谷進行的測試表明，其中的重金屬含量與施用其他肥料的稻谷無明顯差別。

 ④ 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，因此長期使用污泥肥料需進行必要的監測。

參考 文獻 ：

 [1]王敦球，解慶林，李金城，等.城市污水污泥農用資源化 研究 [J].重慶環境 科學 ，1999，21(6)：50-52.

 [2]韋朝海，陳傳好.污泥處理、處置與利用的研究現狀分析[J].城市環境與城市生態，1998，11(4)：10-13.

[3]國家環境保護局.水污染防治及城市污水資源化技術[M].北京：科學出版社，1997.

 [4]吳啟堂，林毅，曾海思.城市污泥作復合肥粘結劑的研究[J]. 中國 給水排水，1992，8(4)：20-22.

 [5]姚剛.德國的污泥利用與處置[J].城市環境與城市生態，2000，13(1)：43-47.

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