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城市污泥堆肥土地利用及的环境风险综述
城市污泥堆肥土地利用及的环境风险综述 摘要：污泥中含有大量的有机质及氮、磷等营养元素，污泥堆肥土地利用是国内外城市污泥最重要的处置方式。介绍了污泥堆肥土地利用的历史及现状，分析总结了国内外关于污泥堆肥环境风险的研究成果。 关键词：污泥堆肥；土地利用；重金属；环境风险 中图分类号： X703文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0324-03 收稿日期：2013-06-02 基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（编号：2012ZX07204-001）；河南省重大公益性科研招标项目（编号：101100910300）。 作者简介：刘桓嘉（1987―），男，河南扶沟人，硕士研究生，主要从事污泥无害化与资源化利用研究。E-mail：catkinsimple@163.com。随着我国城市化进程的加快以及污水深度处理效率的提高，城市污水处理的副产物――污泥产量急剧增加。将城市生活污泥堆肥后加以利用是符合我国国情的一种污泥处理方式，这种处理方式在美国、欧盟等国家也十分流行[1]。城市污泥土地利用能够改善土壤理化性质、减小土壤密度、促进作物生长、提高土壤保水能力，同时能缓和因大量施用化肥造成的土壤板结、肥效下降等问题，但土壤中的盐分、持久性有机污染物、重金属等有害成分增加了土地利用的环境风险[2-6]。目前，污水污泥处置方式主要包括焚烧、填埋、制作建筑材料、土地利用等。卫生填埋在有条件的地方可以作为一种处置方式，但需要在底部铺设防水层以防地下水污染，而且应经过稳定化处理，这种处置方式成本相对较低，但需要特殊的位置条件；焚烧法处理污泥最彻底，减量化程度最大，但成本较高，焚烧过程中由于污泥盐分含量高，对设备的腐蚀性较强；利用污泥制作陶粒、砖等建筑材料，重金属滤出量极少，对于重金属污染较严重的工业污水污泥来说是一条合适的利用途径，但对于城市生活污泥而言，这种处置方式浪费了大量的有机质、氮、磷、钙、镁等营养元素，同时处理量少，不能处理大量污泥。我国是农业大国，滥用化肥现象严重，污泥经堆肥后几乎可以杀死全部的病原菌、寄生虫、杂草种子[7]。本研究对城市污泥堆肥土地利用及环境风险作了介绍，并指出今后城市污泥堆肥土地利用的发展方向。 1城市污泥堆肥土地利用 1.1城市污泥堆肥在林业上的应用 随着城镇化建设的不断加快，城市污泥堆肥在林地、园林绿化等方面的应用越来越多。污泥经堆肥后用于林业是一种安全、有效、可行的利用途径，可以改善林地土壤肥力，为林地植物生长提供营养[8]。研究表明，污泥堆肥后土壤有机质含量、总氮、总磷含量均有不同程度的增加，与对照相比，榆树树高增加了11%～25%，径粗增加了19%～50%，增加了木材产量[9]。污泥堆肥不仅能促进乔木生长，同时还能促进灌木生长，土壤理化性质得到明显改善[10]。陈彩云等研究发现，施用污泥后，杨树幼苗叶片POD活性与SOD活性降低[11]。由于污泥中含有大量的微生物种群，污泥堆肥施用于土壤后会显著增加土壤中微生物种类及数量，促进了土壤物质循环，提高了土壤肥力。污泥堆肥在林业中的另一个应用领域是人工速生林，我国每年速生林对有机肥的需求量高达1.2×107 t，因此污泥堆肥及其商品化复混肥的应用前景十分广阔。 1.2城市污泥堆肥在草业上的应用 传统的草坪生产方式需要消耗大量耕地，生产适合草坪生产的基质替代物是目前草业发展的重要方向。污泥堆肥能显著提高高羊茅、黑麦草的生物量及叶绿素含量，延长草坪绿期[12]。城市生活污泥可以增加草坪氮、磷、有机质含量，促进植物对氮的吸收，提高草坪综合品质，草坪保水保肥能力得到明显提高[13-14]。 1.3城市污泥堆肥在花卉蔬菜上的应用 城市污泥堆肥可以作为花卉蔬菜的育苗栽培基质。近年来我国花卉市场交易异常火爆，但腐殖土等营养土运输成本较高，施用量较少，城市污泥堆肥可以完全替代腐殖土。马 达等研究发现，加入25%～50%的污泥堆肥可以显著改善袖珍椰子、富贵竹、撇金竹生长状况，改善观赏品质[15]。肖祖飞等将污泥堆肥、珍珠岩按3 ∶1比例用作矮牵牛的无土栽培基质，能够增加矮牵牛的叶片数、冠幅[16]。康少杰等将污泥堆肥用于油菜种植，发现在适宜的施用量范围内，可以明显提高油菜的产量及品质，增加油菜可溶性糖、还原性维生素C含量，但当污泥堆肥施用量过高时会抑制油菜的生长[17]。 1.4城市污泥堆肥在粮食作物上的应用 污泥经堆肥处理后含有大量有机质、腐殖质，可以改善土壤结构，增加土壤孔隙率，起到保水保肥的效果。目前国内外许多学者对污泥堆肥在粮食作物上的应用进行了大量研究[18-19]。Xie 等[20]、陈同斌等[21]、Parkpian 等[22]、Garrido 等[
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