堆肥处理对排水污泥中重金属的钝化作用

城市排水污泥中含有大量的氮、磷、钾和有机  质，对其进行堆肥处理后不仅可以杀灭病原菌和杂  草种子，还可使有机质稳定化，因此该处理方法是污  泥无害化、减量化和资源化的重要途径，并在许多国  家得到广泛应用和推广¨ J。但是在土地利用中，  其重金属的环境污染风险一直都是人们担心的问  题一j。陈同斌等 的盆栽试验结果表明，施用污泥
  复合肥的小麦籽粒中，Cu、zn、Pb、Cd的含量均在国  家食品卫生标准范围内，与施用化肥和市售复合肥  相比其重金属含量没有显著增加。张桥等 通过  盆栽试验发现污泥复合肥施用于萝卜和菜心后其产  量明显提高，部分堆肥产品的增产效果优于化肥且  后效明显，但作物和土壤中的重金属含量也有不同  程度的提高。
  在天津市污灌区环境质量普查中发现，大量施  用污泥的土壤中汞、镉、铅含量明显积累，东郊区赵  沽里园田常年施用污泥后，蔬菜中叶菜类的镉含量  高达2．7 mg／kg，果菜类的铅含量达15 mg／kg 。  因此，对污泥在土地利用中重金属危害方面的研究  结果仍未定论，对重金属的污染风险仍存在疑虑。
  目前，如何降低污泥中重金属含量及其生物有  效性是污泥在土地利用中的关键问题。故笔者从污  泥中重金属的含量及其形态特征、堆肥处理过程中  重金属有效性的变化等方面分析了堆肥处理对降低  污泥重金属污染风险的影响。
  1 污泥中的重金属含量
  污泥的化学组分因污水来源而异，但一般都含  有一定量的Cu、zn、Pb、Ni、Cr、Hg、Cd等重金属。陈  同斌等对1994年—2001年国内城市排水污泥重金  属含量的统计表明(见表1)：污泥中Pb、cr、cu、zn  含量的变化幅度较大，其中含量最高的是zn，平均  浓度为1 450 mg／kg；其次是cu和Cr；而毒性较大  的Hg、cd、As含量则较低 J。该研究还指出，我国  城市排水污泥中的重金属含量普遍低于英、美等发  达国家，并呈现逐渐降低的趋势。
  表1 我国城市排水污泥中的重金属含量
  Tab．1 Heavy metal concentrations in sewage s~udse  ofChina
  重 样本 范围／ 均值／ 超标率／％  (mg’ 金属 数 ( GB 4284 CB 18918  mg·kg ) k USEPA  g ) —84 —-2002
  Hg 33 0 ～9．3 2．84 0 0 0
  Cd 54 0．05～16．8 2．97 0 0 0
  As 26 0．29～47 16．1 0 0 0
  Ni 35 10．4 ～374 77．5 11 11 0
  Pb 55 0．6～669 131 0 0 0
  Cr 37 0．4～728 185 0 0
  Cu 59 28．4～3 068 486 30 12 0
  Zn 57 16．8～7 384 1 450 55 9 0
  注： 统计样本数即为污水处理厂数。
  与国外发达国家的污泥农用标准相比，我国对  重金属浓度的控制偏严。按照《农用污泥污染物控  制标准》(GB 4284—84)的规定，Hg、Cd、As、Pb、Cr  其次是cu、Ni。按照《城镇污水处理厂污染物排放  标准》(GB 18918-2002)的规定，我国城市排水污  泥中zn、cu的超标率分别为9％ 、12％ ；如果按照美  国环保局的标准，我国城市排水污泥中的重金属含  量则均未超标。
  2 污泥中的重金属形态  
重金属对环境的危害不仅与其总量有关，还与  其化学形态密切相关 。在重金属污染风险评价  中，仅仅测定其总量还不能提供全面、完整的信息，  尚需根据重金属的化学形态来评估其有效性。  Tessier等采用分级提取法将重金属形态分为可交换  态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有  机结合态和残渣态，其中可交换态是最易被作物吸  收的形态，其含量虽低但生物有效性较大；碳酸盐结  合态对pH值的变化较敏感，在酸性条件下易溶解  释放，对作物的生物有效性也较大；铁锰氧化物结合  态在氧化还原电位降低时易释放出来；硫化物及有  机结合态主要包括重金属硫化物沉淀及与各种有机  质结合的重金属，是相对稳定的形态；残渣态是存在  于矿物晶格中的重金属，是生物难以利用的形  态 。
  Illera等 “ 利用Tessier法测定了污泥中各形态  重金属的含量(见表2)，发现重金属含量主要以稳  定态的结合形式存在；铜、镍、铅和铬主要以稳定的  硫化物及有机结合态和残渣态存在(含量>90％)，  不稳定态的含量55％)，但不稳定态的含量。

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