城市污水厂污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机质等对植物生长有利的营养成分,因而污泥土地利用是一种比较适合我国国情的污泥处置方法。

但同时,污泥中也不可避免地含有病原菌和重金属之类的有害物质,存在二次污染的可能.经堆肥化处理,可有效地杀灭其中病原菌和寄生虫卵,但并不能去除污泥中的重金属.因此,污泥堆肥施用过程中重金属易在土壤和作物体内积累,从而成为其土地利用最主要的限制因素。

1.施用污泥堆肥对土壤重金属含量的影响

污泥堆肥中重金属含量是土壤背景值的几倍到几十倍,施入农田后,会使土壤中的重金属含量显著提高,可能对土壤造成重金属污染,因此国家对农用污泥中重金属含量有严格的限制.

一般来说,随着污泥施用量的增加,土壤中重金属元素含量基本呈递增趋势，随污泥堆肥施用比例的增加,混合土壤中Zn,Cu的质量分数分别增加8.43%~94.5%,16.5%~97.7%;Pb质量分数由低于Pb检测限值到能明显检出;Ni质量分数无显著变化;Cr质量分数减少4.63%~10.5%;Cd质量分数因低于Cd检测限值未检出.当污泥堆肥干重施用比例为20%时,各重金属含量均远低于我国土壤环境质量标准(为保障农业生产,维护人体健康的土壤限定值)。

重金属Zn的各种形态均有一定比例分布,其中Zn的有效态(交换态和碳酸盐结合态)占到Zn总质量的16.8%,而Cu总质量的99%是以非交换态(有机物结合态和残渣态)形式存在。由此可见,污泥堆肥土地利用时应特别注意Zn可能对环境造成的不良影响。

2.施用污泥堆肥对高羊茅和万寿菊生长的影响

经过堆肥化处理的污泥,含有丰富的有机质和氮、磷等植物营养元素,也不可避免地含有重金属和难降解的有机毒物.将污泥堆肥施入土壤后,由于土壤中养分和重金属含量均大大增，必将对植物生长产生有益或不利的影响。

在污泥堆肥土地利用中,只有将污泥堆肥施用比例控制在一定范围内,才能最大限度地发挥其促进植物生长的有利方面,降低其负面影响。对于高羊茅,当污泥堆肥施用比例在0~10%范围内时,种子发芽率均超过90%,株高和干重随污泥堆肥施用量的增加而升高,根长变化不明显;当污泥堆肥施用比例为20%时,种子发芽率不到35%,干重显著降低,植株整体瘦弱细长.而对于万寿菊,当污泥堆肥施用比例为5%时,种子发芽率、株高、根长和干重均已达到最大值;继续增加污泥堆肥施用量,则各项生长指标逐渐降低,至污泥堆肥施用比例为20%时,种子已不能芽,只能通过移苗来观察,此时植株生长已受到极显著抑制,呈现病态.。

3.施用污泥堆肥对高羊茅和万寿菊吸收氮、磷的影响

污泥堆肥是一种良好的有机肥料,它对于提高土壤氮、磷等养分,增加土壤有机质等都有明显的效果,因而施用污泥堆肥能为植物提供丰富的氮源和磷源。当污泥堆肥施用比例为0~10%时,高羊茅对总氮和总磷的吸收量随着污泥堆肥施用量的增加而增加,至10%时达到最大值,这与植株生物量达到最大值比例一致.而万寿菊对总氮、总磷的吸收量在污泥堆肥施用比例为5%时最高,与此同时,生物量也最大。

4.施用污泥堆肥对高羊茅和万寿菊重金属积累特性的影响

造成不同植物吸收累积重金属差异的原因:一方面,根部特性是决定植物吸收重金属的关键所在;另一方面,由于不同植物的结构及生理特性差异,植物吸收的重金属从根系向地上部转移的能力不同。.本研究中高羊茅对重金属Zn,Cu,Cr,Ni的集能力均高于万寿菊,分析认为,高羊茅比万寿菊具有更为发达的根系和更高生物量,它有可能通过提高根系分泌物或改变根际微生物区系来活化土壤中的某些重金属,从而增强植物根部细胞膜上特定的金属跨膜转运蛋白将其转入细胞内,当然这需要进一步的试验证据验证;此外,植物根系吸收的重金属由于吸持、钝化或沉淀作用难以向地上部运输,高羊茅体内是否存在某些特定的重金属运输载体,从而可将更多的重金属由根系运往地上部,也值得进一步研究。

所以在利用城市污泥堆肥的土地利用方法中要重视重金属对图书让和植物的影响时刻关注是否超出标准值，并且需要进行大量的试验来研究。