施用污泥对土壤重金属形态分布和生物有效性的影响

采用盆栽技术和BCR连续浸提法研究了污泥的添加对土壤Cd、Pb、Cu和Zn形态分布的影响及重金属在黑麦草-施污泥土壤中迁移转化规律.结果表明:污泥的添加使土壤中生物有效态的Cd和Zn含量显著增加,生物有效态Pb含量显著降低,残渣态Pb的比例较CK增加了33.3％～74.5％,而可交换态和可还原态Cu含量在污泥与土壤添加比为1∶1时,仅占总量的0.7％和0.2％.污泥的添加能促进黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,抑制对Pb的吸收.多元线性回归分析结果表明,黑麦草体内Cd、Zn和Cu含量分别与土壤中可还原态Cd、Zn和可氧化态Cu含量存在正相关,草体中Pb的含量则受土壤中可交换态和可氧化态Pb含量共同影响.种植黑麦草后根际土中可氧化态Cd和Cu分别向可交换态Cd和残渣态Cu转化,可交换态和可还原态Zn向可氧化态Zn转化,Pb的生物有效性基本未受影响.     

生物淋滤技术在去除污泥中重金属的应用

利用微生物方法去除污泥中重金属（生物淋滤法）具有成本低,去除效率高,脱毒后污泥脱水性能好等优点,近年来在国际上备受关注,生物淋滤法采用的主要细菌为氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans)和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans),在其作用下,污泥中以难溶性金属硫化物被氧化成金属硫酸盐而溶出,通过固液分离即可达到去除重金属的目的,污泥的生物淋滤效果受温度、O2和CO2浓度,起始pH、污泥种类与浓度、底物种类与浓度、抑制因子、Fe^3 浓度等的影响,较为详细地介绍了生物淋滤法的作用机理及高效去除污泥中重金属的操作程序,并对其在环境污染治理方面的应用前景作了分析。     

污泥土地利用对农作物及土壤的影响研究

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农作物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中N、P及有机质含量 .污泥用量为 2 2 .5t·hm-2 和 45t·hm-2 时有利于作物生长发育 ,使水稻生物量与对照相比分别增加了 11.48%、11.83%.污泥施用量只要控制在 45t·hm-2以内 ,污泥中的重金属不会对土壤、农产品质量及地下水产生不良的影响 .     

中国城市污泥土地利用关注的典型有机污染物

污泥土地利用是国内外城市污泥主要的处置方式之一,而污泥中的有机污染物是污泥土地利用的限制性因素之一.本文分析了国内外城市污泥中有机污染物的浓度和研究现状,针对我国国情,认为多环芳烃(PAHs)是城市污泥中一种常见的有机污染物,总含量一般在1 ～ 10 mg·kg-1,有的因污水来源复杂而超过了100 mg·kg-1;壬基苯酚(NP/NPE)在我国污水处理厂污泥样品中均有检出,浓度在1～128 mg·kg-1.污泥园林绿化、林地利用、土壤改良等将是今后主要的利用方向,要实现污泥安全、环保的土地利用,多环芳烃(PAHs)和壬基苯酚(NP/NPE)将是主要考虑的典型有机污染物.     

底物种类和浓度对污泥重金属生物淋滤效果的影响

以生污泥为材料,研究单质硫(浓度分别为5、10、20 g/L)、FeSO4?7H2O (浓度分别为10、20 g/L）和硫代硫酸钠（浓度分别为10、20 g/L）三种底物的不同浓度对污泥中Zn、Cu、Pb、Cd、Cr和Ni六种重金属生物淋滤效果的影响。结果表明：单质硫的致酸性最好,第4天pH值就达到2.0左右,Zn、Cu、Pb、Cr和Ni的滤出量最大（原污泥Cd未检出）,并以底物投放浓度在10～20 g/L为佳。FeSO4?7H2O的致酸性和重金属滤出量较单质硫弱。硫代硫酸钠在浓度10 g/L时,致酸性和重金属的滤出量介于单质硫和FeSO4?7H2O之间,但浓度20 g/L时滤液呈碱性,重金属难于滤出甚至不滤出。     

溶剂浇铸/颗粒沥滤技术制备组织工程支架材料

生物可降解多孔三维细胞支架是组织工程化组织构建的基础。溶剂浇铸粒子沥滤技术是最简便、也是研究最广泛的一种多孔三维细胞支架制备技术,随着各种改进方法的出现,溶剂浇铸粒子沥滤已成为组织工程用多孔三维细胞支架的理想制备技术 。     

中国城市污泥有机质及养分含量与土地利用

土地利用是城市污泥的重要处理处置方法,其有机质和养分含量是土地利用中很受关注的问题。关于中国的城市污泥虽然已有不少研究报道,但不同研究结果之间结论并不一致,且缺乏系统的总结。通过系统搜集了20世纪80年代以来全国城市污泥相关的文献资料,重点评述中国城市污泥的有机质含量及其土地利用问题。通过29个城市污泥组成的统计分析发现,中国城市污泥(不包括工业污泥)的有机质平均含量达到384g／kg,全氮、全磷和全钾分别为27、14．3和7g／kg;有机质、全氮、全磷比纯猪粪分别高出1／3～2／3,但全钾比纯猪粪低1／3。中国城市污泥的有机质含量呈逐年增加的趋势,但氮、磷含量变化规律不明显。研究证明,城市污泥在粮食作物、蔬菜、经济作物及园林绿地上使用,具有明显的肥效和改良土壤的效果。近年来,城市污泥中重金属含量越来越低,这有利用促进城市污泥的土地利用,但中国在有机污染物和病原体的危害方面研究相对较少,对城市污泥土地利用的潜在风险仍缺乏长期的定位试验研究。     

基于CiteSpace可视化图谱的污泥土地利用现状研究分析

以2010—2020年间Web of Science(WoS)核心合集和中国知网(CNKI)数据库为数据源,运用CiteSpace软件对污泥土地利用研究发文量、研究力量和研究热点进行计量可视化分析,旨在探析当前国内外研究现状,探索前沿动态和未来发展趋势。结果表明,污泥土地利用研究总发文数量变化幅度较小,该领域研究热度处于平稳状态;在两大数据库中,美国和中国是该领域中合作研究多且影响力大的国家,最活跃的研究机构是中国科学院,作者及研究团队间的合作相对较少;国际上污泥土地利用研究趋于多元化发展,而我国在该领域的研究方向则比较单一,偏重于重金属研究。基于文献共现聚类和研究热点分析,提出污泥土地利用研究的未来展望:在多个层面开展合作研究,积极研发无害化污泥土地利用技术,全方面跟踪监测和评估污泥土地利用对陆地生态系统的影响,多部门联合制定污泥土地利用相关政策和技术规范。     

施污土壤重金属有效态分布及生物有效性

以城市污泥为研究对象,将城市污泥与土壤按照一定的质量比配成污泥混合土壤.采用6种不同性质提取剂(0.05mol/L EDTA、0.1 mol/L CH3 COOH、0.01 mol/L CaC12、1 mol/L CH3COONH4,0.05 mol/L NaHCO3和0.05 mol/L Tris-HCl)分别对污泥混合土壤中重金属(Cd、Pb、Cu和Zn)的螯合态、酸溶态、中性交换态、中性结合态、碱性交换态和蛋白质结合态进行提取,考察污泥的添加对土壤中不同形态重金属的消长规律.通过黑麦草盆栽试验,探究污泥混合土壤中不同形态重金属的植物可利用性.结果表明:污泥混合土壤中重金属螯合态比例较大,占总量的20.3％-40.0％;其次为酸溶态和中性结合态,而中性交换态、碱性交换态和蛋白质结合态的含量较低.污泥的添加促进了黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,在污泥添加率为44.4％时根部对其吸收量达最大,分别较CK处理增加了0.3、2.3和6.5倍.抑制了对Pb的吸收,在污泥添加率为37.5％时,根部对Pb的吸收较CK处理下降0.4倍.Pearson相关系数分析结果表明:污泥混合土壤中以螯合态、酸溶态和中性结合态存在重金属可被黑麦草吸收利用.     

城市污泥的特性研究与再利用前景分析

城市污泥的再利用是普遍认可的一种污泥处理途径 ,针对上海 3种典型城市污泥 ,即曲阳生活污泥、金山石化污泥和桃浦化工污泥的特性进行了分析。结果表明 ,3种污泥中Zn和Cd的浓度都超过了相关标准 ,重金属的含量和污泥的类型有关 ,形态分布显著不同 ;曲阳生活污泥中不同气候条件下的大肠菌值≥ 12 0 0MPNs·g-1DM ,而且还有许多其它传染性病原体 ;关于优先控制有机污染物 ,金山石化污泥检出 6种 ,桃浦化工污泥检出 8种 ,而曲阳生活污泥中没有检出。本文还讨论了我国和欧美关于污泥农用的相关控制标准 ,并在此基础上进一步阐述了我国城市污泥再利用的前景和待解决的关键问题     

Solubilization profiles of metal ions from bioleaching of sewage sludge as a function of pH

Two patterns of solubilization of metal ions resulting from bioleaching of sewage sludge by sulphur-oxidizing Thiobacillus spp. were established as a function of pH. Chromium and copper ions required a pH of 2–3 to initiate their solubilization, whereas nickel and zinc ions had their solubilization initiated at pH 6–6.5. The patterns obtained were independent of the sludge solids concentrations investigated (10, 17, 25, 32.5 and 40 g l^–1).     

污水污泥土地投放重金属的环境效应研究进展

本文综述了污水污泥土地投放中重金属的环境效应研究方面的进展,重点就污水污泥土地投放中对植物生长的影响、对土壤微生物、土壤酶及昆虫生长的影响、重金属向地下水中的迁移情况、重金属在土壤中的生物活性变化及其影响因素、污水污泥土地投放后重金属的长期变化及土壤修复剂对重金属毒性的控制等方面的研究进展进行综述。     

城市污泥农用对植物-土壤系统的影响

城市污泥的合理处置是目前资源与环境科学研究领域中的重要课题之一.城市污泥因富含大量的有机质和有效营养成分,对农业土壤肥力、土壤物理结构和农业生产均有一定的积极促进作用,使得污泥农用成为可能.但城市污泥中含有的重金属、有机污染物等有害物质尤其是重金属,成为污泥农用处置的瓶颈.为提高我国城市污泥的农业资源化利用效率和减少污染物造成的负面效应,本文就国内外施用城市污泥对植物-土壤互作系统的影响及过程进行了综述,为进一步提高污泥利用效率提供理论依据和科学指导.     

构树的污泥适应性及养分和重金属吸收累积特征

构树是我国重要速生经济树种,具有适应性强、生物量大和重金属富集能力强等优点,而污泥中含有大量养分和重金属,在污泥中种植构树有望同时实现污泥生态修复和构树资源生产。本研究通过盆栽试验,分析在对照(赤红壤)、50%污泥(污泥、赤红壤混合基质,重量比各50%)和100%污泥基质中构树生长及不同部位(根、茎、叶)养分和重金属吸收累积特征,并通过主成分分析和隶属度函数对吸收累积能力进行综合评价。结果表明: 构树在50%和100%污泥中均可正常生长且株高、生物量显著高于对照,在100%污泥中长势最好,质量指数(1.02)分别是对照和50%污泥处理的4.3和2.4倍。50%和100%污泥处理构树各部位N含量和茎P含量显著高于对照,100%污泥处理构树茎、叶K含量显著低于对照。构树对Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的吸收部位以根为主,根系重金属含量与污泥比例呈正相关,叶Pb、Cd含量符合《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)。构树对Cd的吸收累积效果好于其他重金属元素。与对照相比,50%和100%污泥处理构树根部Zn、Pb、Cd滞留率显著提高(57.8%~85.8%),100%污泥处理构树根部Cu、Ni滞留率显著提高(67.5%和74.8%)。污泥处理全株养分和重金属累积量均显著大于对照,其中100%污泥处理显著大于50%污泥处理。与50%污泥处理相比,100%污泥处理构树各部位及全株养分和重金属累积量大幅提高。不同处理下构树污泥适应性和元素吸收累积的综合评价得分为100%污泥(0.848)>50%污泥(0.344)>对照(0.080)。构树对污泥具有良好的适应性,在纯污泥中能够正常生长并具有较强的吸收累积养分和重金属能力,可在修复污泥的同时进行构树资源生产。     

Using event trees to quantify pathogen levels on root crops from land application of treated sewage sludge

AIMS: To quantify the incremental exposure of root crops, at point of harvest, to enteric pathogens from sewage sludge applied to agricultural land according to current regulations and guidance (Safe Sludge Matrix). METHODS AND RESULTS: A quantitative risk assessment based on the Source-Pathway-Receptor approach is developed for Cryptosporidium and salmonellas. Event trees are constructed to model the partitioning of pathogens present in raw sewage into sludge at the sewage treatment works and to model to the pathways by which root crops may be exposed to those pathogens after treatment and land application of the sludge. The main barriers are sewage sludge treatment, and decay and dilution of the pathogens in the soil. The exposures are expressed in terms of the arithmetic mean. This represents the total loading and accommodates fluctuations not only in the levels of pathogens present in sewage but also in the removal efficiencies by the various barriers. One source of uncertainty is the degree of by-pass of sludge treatment at operational scale. CONCLUSIONS: The models predict that land application of sewage sludge treated by conventional processes (achieving 2-log removal) increases the exposures of root crops to salmonellas and Cryptosporidium oocysts by counts of 0.070 and 0.033 kg(-1), respectively. These predictions are based on decay periods in the soil of 5 and 12 weeks, respectively, and are therefore worst case in not allowing for the full extent of no harvesting periods. A Monte Carlo simulation predicts that 0.01% of 1-kg batches contained > 50 salmonellas and demonstrates that, for risk assessment, it is acceptable to use the arithmetic mean exposure directly in the dose-response curve. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: The predicted numbers of pathogens on root crops at point of harvest provide a basis for modelling the excess risks to humans consuming such crops. The approach underpins scientifically the Safe Sludge Matrix.     

不同类型土壤小麦-水稻轮作体系施用含重金属污泥的环境效应

采用贵州黄壤、石灰土和浙江水稻土,通过盆栽试验探讨了在3种土壤上施用含不同浓度重金属的污泥对小麦、水稻生长及锌(Zn)镉(Cd)吸收性的影响.结果表明： 不同土壤施用同种污泥所产生的重金属污染风险不同,在黄壤和水稻土上施用高浓度重金属污泥对作物的污染风险较高.一次施用Zn、Cd浓度分别为1789、8.47 mg·kg-1的污泥1.6%,使黄壤小麦籽粒中Zn、Cd浓度分别达109、0.08 mg·kg-1;第二次施用后种植水稻,糙米中Zn、Cd浓度达52.0、0.54 mg·kg-1.而施用污泥后石灰性土壤的两种作物其可食部分均无重金属污染风险.土壤醋酸铵提取态Zn是影响麦粒和糙米中Zn浓度的主要因素,而土壤醋酸铵提取态Cd对麦粒和糙米中Cd浓度无明显影响.施用高浓度重金属污泥使3种土壤Zn、Cd全量显著提高,且两次施用后土壤全量Zn均超过国家土壤环境质量二级标准.