污泥农用的重金属安全性试验研究

　　尽管城市污水的污泥处置方法有多种，但对我国这样一个发展中国家而言，综合利用尤其是农业利用无疑是较好的选择^［1、2］。与此同时，污泥农用也存在着二次污染的可能性，这主要源于污泥中含有一定量的重金属和病毒、病原体、寄生虫卵等有害物质。研究表明，选用合适的堆肥方法既可杀灭污泥中致病微生物和寄生虫卵，又不会破坏污泥中的植物养分，但重金属含量较高的污泥施于农田，会集中于植物体，并通过食物链与生物链的传递对人类产生毒害作用。为此，系统研究了桂林城市污水厂污泥的重金属特征，以确定其农用安全性。

　　1 污泥中的重金属成分

　　1.1 污泥中重金属含量

　　桂林城市污水的污泥重金属含量见表1。

　　由表1可以看出，与国内其他城市的污泥相比，桂林城市污水的污泥中砷含量偏高，而镉、铬、铜、镍、铅和锌都较低。与国外标准相比较，只有砷、铬含量偏高。根据《农用污泥污染物控制标准》GB 4248-84，桂林城市污水的污泥中各重金属的含量除锌略高外，其他重金含量均低于我国农用污泥酸性土壤最高容许含量，可以考虑用作农业肥料。

　　1.2 污泥中重金属的活动性

　　污泥中重金属的毒害性除与含量高低有关外，还取决于其存在形式。EDTA(乙二胺四乙酸)是一种弱有机酸，可提取土壤中有机和无机络合物交换点上的金属，还可释放水溶态物质中的金属，而不破坏硅酸盐矿物晶格中的金属，因此EDTA溶液的提取量可代表植物的可吸收量。由EDTA溶液对桂林市污泥的试验结果(表2)可以看出，各种金属的提取率在23%～60%，即当污泥施于农田时23%～60%的重金属可被植物吸收。

　　2 污泥农用

　　2.1 研制有机复合肥

　　研制有机复合肥的生产工艺流程如图1所示。

　　根据广西土壤条件的水稻种植经验，结合桂林市污泥的特点，以桂林市污泥为基质，适当添加尿素、过磷酸钙和生物钾肥研制成有机复合肥，其肥分约为(以重量计)：N占11%，P₂O₅占4%，K₂O占5%，外观呈黑褐色。

　　2.2 有机复合肥在早稻上的应用试验

　　为检验所制复合肥的肥效，于1999年4月8日—7月6日在桂林市农业科学研究所的稻田进行了试验。

　　2.2.1 试验肥料

　　① A：污泥有机复合肥，含氮、磷、钾分别为11%、4%和5%。

　　② B：污泥有机复合肥，含氮、磷、钾分别为10.7%、3.6%和4.7%。

　　③ C：市售四川新都产华丰牌高效三元复合肥，含氮、磷、钾分别为13%、5%和7%。

　　④ D：不施肥。

　　2.2.2 试验设计

　　试验水稻品种为金23保持系，生育期99d，采用随机区组设计，4个水平，3个区组。第一组A、B、C施用量均为25kg/亩(667m²)；第二组A、B、C施用量均为40kg/亩(667m²)；第三组A、B、C施用量均为55kg/亩(667m²)；D均为对照，不施肥。共有12个小区，每个小区面积为13m²。试验肥料均作为底肥一次性施入，每个小区设置田埂作为隔离，施肥后耙平耙均，以后各项技术措施(追肥、病虫防治、排灌等)均相同。

　　2.2.3 试验结果

　　① 从禾苗长势看，施用有机复合肥A和B的各小区均明显好于对照区，与施用华丰牌的各小区无明显区别。

　　② 从干粒重和有效分孽看来，施用复合肥的各小区差异不明显，但均好于对照区，施用复合肥的各小区结实率无显著差异，均高于对照区。

　　③ 施用有机复合肥A、B分别比对照区组增产19%和18%，均比华丰牌复合肥的增产效果(13%)高(表3)。

　　3 施用复合肥后农产品中的重金属含量

　　系统采集各种早稻稻谷及稻茎样品，测定重金属含量以检验施用污泥有机复合肥后稻谷的安全性。由表4可知，不同稻谷中重金属元素的平均含量大致相同，砷、镉的含量均符合国家标准。

　　由表5可知，施用不同肥料的稻茎中砷含量一般在检出限以下；镉、铬、铜、镍、铅、锌元素在不同稻茎中的平均含量基本相同。

　　对不同稻谷、稻茎中重金属元素含量进行的方差分析见表6和表7。数据表明：①对稻谷来说，各种肥料间F值在0.86～1.50，均小于临界值4.76，说明施用不同肥料的稻谷重金属含量差异不显著。而区组间F值在0.06～1.02，均小于临界值5.14，说明区组间稻谷重金属含量差异不显著，取样、分析误差小。②对稻茎而言，各种肥料间F值在0.08～4.46，均小于临界值4.76，说明施用不同肥料对稻茎重金属含量影响不显著。而区组间F值在0.10～1.98，均小于临界值5.14，说明区组间稻茎重金属含量差异不显著，取样、分析误差小。

表4 早稻稻谷中重金属元素含量 mg/kg

表5 早稻稻茎中重金属元素含量 mg/kg

表6 稻谷重金属含量方差分析F检验值

表7 稻茎重金属含量方差分析F检验值

　　因此，施用污泥有机复合肥未造成稻谷中重金属元素含量的增加，污泥有机复合肥是安全的。

　　4 结论

　　① 对桂林市4个污水厂污泥的系统测定表明，污泥中有机质、氮、磷和钾等有益成分含量较高。而重金属等含量较低，基本符合国家有关污泥农用标准。

　　② 田间试验表明，有机复合肥肥效好，水稻施用有机复合肥后增产18%～19%，肥效略优于市售的华丰牌复合肥。

　　③ 对施用污泥有机复合肥的稻谷进行的测试表明，其中的重金属含量与施用其他肥料的稻谷无明显差别。

　　④ 由于污泥中仍有23%～60%的重金属有可能被植物吸收，而重金属又有逐渐累积的特点，因此长期使用污泥肥料需进行必要的监测。

　　参考文献：

　　［1］王敦球，解庆林，李金城，等.城市污水污泥农用资源化研究［J］.重庆环境科学，1999，21(6)：50-52.

　　［2］韦朝海，陈传好.污泥处理、处置与利用的研究现状分析［J］.城市环境与城市生态，1998，11(4)：10-13.

　　［3］国家环境保护局.水污染防治及城市污水资源化技术［M］.北京：科学出版社，1997.

　　［4］吴启堂，林毅，曾海思.城市污泥作复合肥粘结剂的研究［J］.中国给水排水，1992，8(4)：20-22.

　　［5］姚刚.德国的污泥利用与处置［J］.城市环境与城市生态，2000，13(1)：43-47.