城市生活污泥农用对作物和土壤中汞的影响

采用田间小区试验,研究了连续5a施用污泥条件下汞(Hg)在小麦/玉米轮作体系中累积及转运特征.田间试验包括5个处理:施用化肥处理(S0)和4个施用污泥处理,污泥用量分别为4.5t/hm2(S1)、9t/hm2(S2)、18t/hm2(S3)和36t/hm2(S4).结果表明,随着污泥施用年限的增加土壤中Hg累积量显著增加,污泥中所含Hg的投入量与土壤中Hg的累积量之间存在显著的线性回归关系;污泥中的Hg主要累积在表层土壤(0~20cm),累积率达到90%以上;当污泥中的Hg含量低于污泥农用时污染物控制标准限值(GB18918-2002)时,在用量低于2400t/(hm2·a)条件下,连续5a施用并未对小麦和玉米地上部Hg含量产生显著影响.     

施用生物炭对土壤呼吸以及土壤有机碳组分的影响

为确定生物炭对土壤呼吸速率以及土壤碳组分的影响,采用田间小区试验,以苹果果树枝条生物炭为试验材料,研究了添加0、20、40、60、80 t/hm2的苹果果树枝条生物炭后,小麦生态系统呼吸（R_e）、土壤呼吸（R_s）、植物呼吸（R_p）、土壤TOC（总有机碳）、土壤POC（颗粒有机碳）、WSOC（土壤水溶性有机碳）和土壤AOC（易氧化有机碳）的变化以及各指标之间的相关性.结果表明,添加生物炭显著提高了小麦生态系统呼吸速率、土壤呼吸速率和植物呼吸速率,与对照相比分别增加了9.98%~27.57%、9.33%~19.47%和10.18%~30.14%,并且生物炭施用量为20和40 t/hm2时土壤呼吸速率显著高于其他两个处理,而对于小麦生态系统呼吸速率和植物呼吸速率来说,施用40 t/hm2生物炭时其值最高.对于土壤碳组分,施用生物炭显著提高了0~20 cm土层中土壤w（TOC）、w（POC）和w（AOC）,并且土壤w（TOC）和w（POC）与生物炭施用量呈极显著正相关.对于WSOC而言,当生物炭施用量高于40 t/hm2时其值显著降低,与对照相比,0~10、>10~20和>20~30 cm三个土层中w（WSOC）分别降低了21.82%~28.37%、35.88%~36.58%和32.28%~44.07%.研究显示,适量施用生物炭能够提高土壤w（TOC）、w（POC）和w（AOC）而降低了w（WSOC）,但同时也增加了小麦生态系统呼吸速率.      

施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量：0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明：堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。     

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

粉煤灰钝化污泥对土壤理化性质及玉米重金属累积的影响

通过温室盆栽试验研究施用不同量及不同比例粉煤灰钝化污泥对土壤理化性质、玉米生长和重金属累积的影响。试验结果表明：施用粉煤灰钝化污泥能显著提高酸性土壤的pH值和Ca、Mg、B的含量,降低土壤的电导率和重金属的有效性。施用合适比例和合适量的粉煤灰钝化污泥能明显改善土壤的物理性质,增加土壤的N、P养分,并能显著提高玉米地上部干物重。10％和5％是高施用量和低施用量时合适的粉煤灰加入比例,施用此比例粉煤灰钝化污泥时,玉米的地上部干物重显著高于施用化肥的对照土壤或于之相当,且没有硼和重金属的毒害。     

烟气脱硫石膏对滨海盐渍土的改良效果

为研究烟气脱硫石膏对滨海盐渍土的改良效果,选取上海南汇东滩的滩涂盐渍土为研究对象,开展了两年的烟气脱硫石膏修复试验,研究不同施用量（0、15、30、45和60 t/hm2）烟气脱硫石膏对滨海盐渍土化学性质的改良效果和对绿化乔木生长特性的影响,以及烟气脱硫石膏作为滨海盐渍土改良剂的重金属安全性.结果表明:施加适量烟气脱硫石膏显著降低了滨海盐渍土的pH和ESP（碱化度）,增加了对植物生长有利的Ca2+和SO₄2-含量,减少盐渍土中对植物生长有害的Na+和Cl-含量,降低了土壤速效磷和速效钾含量,增加了植物的株高和胸径.与对照处理相比,烟气脱硫石膏处理的土壤pH和ESP分别降低了5.7%~14.4%和16.7%~59.4%;土壤水溶性Na+和Cl-的含量降低了25.8%~64.4%和16.7%~59.5%,而土壤水溶性Ca2+和SO₄2-含量分别增加了4.08~31.30倍和9.83~23.33倍.施用烟气脱硫石膏2 a后,土壤速效氮与对照处理相比无显著差异,但土壤速效磷和速效钾含量分别较对照处理下降了35.6%~41.1%和21.9%~48.5%.烟气脱硫石膏施用量为60 t/hm2时,银杏和紫薇的株高分别增长了25.1%和34.7%,胸径分别增加了64.5%和35.2%.施用烟气脱硫石膏不会造成土壤重金属污染,不同处理下的土壤重金属含量均小于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准.研究显示,烟气脱硫石膏应用于滨海盐渍土的改良,可以有效改善土壤质量和生态环境,为滨海城市贡献绿色耕地或绿化用地.      

不同添加剂对铅冶炼污染石灰性土壤的修复及土壤性质的影响研究

探讨了污水处理厂脱水污泥、枯草和磷矿粉对受铅冶炼污染的石灰性土壤(全Pb、Cd、Zn含量分别为2337、21.4、486 mg·kg-1,DTPA提取态Pb、Cd、Zn含量分别为1035、14.5、68.7 mg·kg-1)中重金属的稳定效果及对土壤性质的影响.其中,污泥和枯草均按200 g·kg-1(干重)的用量施用,磷矿粉按n(P)∶n(Pb)=2∶1比例施用,培养80 d.研究结果表明,单独施用污泥可使土壤DTPA-Pb含量降低18.0%(p0.05),并可显著降低土壤pH,增加土壤氮、磷有效性和电导率、DTPA-Cd、DTPA-Zn含量,其中,DTPA-Cd、DTPA-Zn含量增加比例均达到10%以上.单独施用枯草可使土壤DTPA-Pb含量降低10.7%(p0.05),土壤有机质含量增加26.4%(p0.05),对土壤其它性状影响较小.磷矿粉单独施用时对土壤性质影响较小.与污泥单独施用相比,磷矿粉与污泥配合施用时,可使土壤DTPA-Cd含量降低11.9%.     

玉米和小麦对城市污泥施用土壤中多氯联苯的吸收和传输特征

城市污泥施用农田能够改善土壤性状及促进作物生长,但也会使农田存在重金属和有机污染物等污染风险. 多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一类持久性有机污染物,被作物吸收、累积后经食物链传递,潜在威胁着人体健康. 为探究城市污泥施用农田后PCBs在土壤和作物(玉米和小麦)中的分布特征,解析玉米和小麦对土壤PCBs的吸收和传输规律与差异,以关中地区城市污泥施用土壤为研究对象,设置不同植物种属、污泥施用量和污泥类型的土壤盆栽培养试验. 结果表明:①城市污泥施用后造成土壤、玉米和小麦的PCBs污染,土壤、植物根和地上部分以低氯代PCBs〔一氯代PCBs(mono-PCBs)~五氯代PCBs(penta-PCBs)〕为主,且百分含量呈依次增加趋势. ②与种植前相比,种植植物后土壤中更低氯代的PCBs占主导;且土壤∑PCBs消减了20.00%~79.30%,各处理对∑PCBs的消减差异表现为玉米高于小麦、单倍污泥施用量高于双倍污泥施用量、有机质含量最高的污泥施用处理∑PCBs的消减率最高. ③植物根可以吸收土壤PCBs并向地上部分传输,且吸收和传输能力与植物种属、污泥施用量和污泥类型有关,小麦对污染土壤∑PCBs及各PCBs同系物的吸收能力均强于玉米,而传输能力较弱;双倍污泥量施用下植物根对∑PCBs、一氯代PCBs(mono-PCBs)~四氯代PCBs(tetra-PCBs)和六氯代PCBs(hexa-PCBs)的吸收减弱;有机质含量最低的污泥施用下植物根对∑PCBs的吸收能力最强. 研究显示,城市污泥施用会引起土壤和作物PCBs污染,种植作物能消减污染土壤PCBs,而小麦和玉米对土壤∑PCBs及各PCBs同系物的消减和吸收传输存在种属差异.      

城市污泥发酵物土地利用重金属迁移变化研究

文章针对污泥发酵物开展替代草坪基质的规模化应用,对其重金属迁移风险进行了分析,通过对重金属在纵向和横向水平上的迁移量变化进行比较的结果表明,与常规对照相比,随污泥发酵物施用量(45~75 t/hm2)提高,重金属(As、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn)在地下纵向和地表横向水平上的迁移量无显著性增加.结果表明污泥发酵物应用于草坪基质,在短期(两年)内,由地下渗流和地表径流引起的重金属迁移量甚微,施用区域内地下水和周边土壤的环境安全性较高.     

水分管理与秸秆施用对稻田CH4和N2O排放的影响

2000年6~10月在南京近郊江宁区实施大田试验.主要研究了水稻生长季常规灌溉和连续淹水条件下有机质(小麦秸杆)不同施用量(0,2.25,4.5t/hm2)对稻田CH4和N2O排放的影响.结果表明,在连续淹水条件下,CH4排放量与秸杆施用量成正比,N2O排放与秸杆施用量成反比.烤田的N2O的排放量在施用2.25t/hm2秸杆与对照之间无明显差异,但施用4.5t/hm2秸杆处理其N2O的排放量仅为对照或施用2.25t/hm2秸杆处理下的13%左右.综合考虑水稻生长季CH4和N2O排放的全球增温潜势(GWP),在增加有机质的施用量(如按4.5t/hm2施用量秸杆还田)的情况下,烤田的GWP只占连续淹水处理的60%,是减少稻田CH4和N2O综合温室效应的一种有效措施.     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响

利用污泥堆肥和土壤按不同体积比例混合(污泥堆肥添加比例分别为0%、10%、25%、50%、75%和100%)作为草坪基质进行马尼拉草坪盆栽试验,分析污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响.结果表明,马尼拉的生长势随草坪基质中污泥堆肥添加比例的提高而增强;马尼拉的植物Hg含量与草坪基质的Hg含量存在较高相关性;草坪基质的Cr、Cd、Hg含量随污泥堆肥添加比例的提高而显著提高,但均未超过土壤三级标准;各处理淋溶液和草坪基质的重金属和氮含量存在较高相关性,本试验中当污泥堆肥添加比例达到50%以上时,淋溶液将出现Cd和硝酸盐浓度超标现象.     

植被恢复对侵蚀型红壤碳吸存及活性有机碳的影响

依托江西水土保持生态科技园,研究了侵蚀型红壤退化裸地恢复为百喜草地、柑橘果园和湿地松林后,0~100 cm深度范围内不同土层(0~10、>10~20、>20~40、>40~70和>70~100 cm)中w(TOC)(TOC为总有机碳)以及表层(0~40 cm)土壤中活性有机碳组分含量的变化. 结果表明:①退化裸地土壤中w(TOC)和有机碳库储量分别仅为4.73 g/kg和48.41 t/hm2,均处于较低水平,w(TOC)的垂直分布特征也不明显;恢复为百喜草地和柑橘园后,w(TOC)分别增至7.08和7.69 g/kg,有机碳库储量分别增至55.09和70.78 t/hm2,并且植被恢复对表层土壤中w(TOC)影响显著,而对深层(>40 cm)土壤影响有限. ②以退化裸地为对照,百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存量分别为6.68和22.36 t/hm2,平均碳吸存速率分别为0.51和1.72 t/(hm2·a);以保存较好的湿地松林为参照,退化裸地、百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存潜力分别为23.71、17.03和1.34 t/hm2,说明严重侵蚀地的碳吸存潜力巨大. ③侵蚀型红壤退化裸地的植被恢复可积极促进表层土壤中DOC(水溶性有机碳)、MBC(微生物生物量碳)和POC(颗粒有机碳)的积累,同时该影响存在表聚效应,即植被恢复后土壤表层中活性有机碳组分含量在w(TOC)中所占比例增大.      

污泥土地利用对草坪草及土壤的影响

以沈阳北部污水处理厂污泥为研究对象,开展了污泥土地利用对草坪草及土壤环境影响的研究.结果表明,污泥土地利用可提高土壤养分含量特别是土壤中有机质含量;使草坪草获得了良好的生长响应,草坪草生物量增加,绿期延长;使土壤重金属含量有所增加,Cd元素含量超过土壤环境质量二级标准,而土壤Pb、Cu、Zn元素含量均未超过土壤环境质量二级标准;早熟禾对Pb具有良好的吸收富集能力,污泥在25、30、60t·hm^-2低施入量时,结缕草对Cd、Cu、Zn具有良好的吸收富集能力.     

城市污泥的水稻肥用效果及环境影响的研究

用盆载试验研究城市污泥直接肥用对水稻生产及其产量的影响，并测定了污泥中重金属在稻米和土壤中的残留量，结果表明：污泥作水稻基肥施用有明显的增产作用和一定改土效果，但污泥带入农田的重金属大部分残留在土壤中，少部分被作物携带走，而在稻米中的残留量符合国家标准。     

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米(Zea mays),测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.     

园林绿地施用污泥堆肥对环境影响研究

园林绿地施用污泥(来源于天津纪庄子污水处理厂)堆肥的试验表明:径流和渗滤水中硝酸盐的增加是最主要的污染问题,但污泥堆肥用量控制在50t/hm2以内,不会对地面水和地下水产生不良影响?该厂污泥中的重金属和有机污染物亦不会对径流和渗滤水产生明显不良影响?