摘 要：在脫水污泥施用量為栽培基質(zhì)的0，10％，20％，40％，60％，80％和100％時(shí)，對(duì)油菜生長(zhǎng)情況的影響進(jìn)行了研究，同時(shí)研究了污泥的施用和油菜的種植對(duì)土壤中重金屬含量的影響。結(jié)果表明：當(dāng)污泥的施用量為80％～100％時(shí)，油菜無法生長(zhǎng)；當(dāng)污泥的施用量在10％～40％時(shí)，油菜獲得了良好的生長(zhǎng)響應(yīng)，污泥的施用使土壤中重金屬含量增加，但當(dāng)污泥施用量為20％以下時(shí)，油菜的重金屬含量是安全的，說明合理施用污泥，不會(huì)造成油菜重金屬的污染；污泥的施用還增加了土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，能夠改良貧瘠土壤。

關(guān)鍵詞：脫水污泥；油菜；產(chǎn)量；重金屬

中圖分類號(hào)：S141.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—6500(2008)05—0045—04

城市污泥是指城市生活污水、工業(yè)廢水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，是城市污水處理廠的經(jīng)常性產(chǎn)物。隨著世界工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城市人口的增加，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，污泥的產(chǎn)出量迅速增加。據(jù)估算，目前我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量(干質(zhì)量)大約為130萬t，而且年增長(zhǎng)率大于10％，特別是在我國(guó)城市化水平較高的幾個(gè)城市與地區(qū)，污泥出路問題已經(jīng)十分突出。如果城市污水全部得到處理，則將產(chǎn)生污泥量(干質(zhì)量)840萬t，占我國(guó)總固體廢棄物的3.25％m。隨著更多新建污水處理廠的投入使用，污水處理率將繼續(xù)提高。污泥的處置已成為當(dāng)前迫切需要解決的問題，加快對(duì)市政污泥的處理與處置的技術(shù)研究和設(shè)備開發(fā)已成為當(dāng)務(wù)之急。污泥的最終處理處置方法主要包括衛(wèi)生填埋、焚化、大海投棄和土地利用，另外，還包括資源化方法，如干化造粒、沼氣利用、用作吸附劑、建筑材料、土壤改良劑、填埋場(chǎng)覆蓋材料等。

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源的開發(fā)利用和城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面來看，城市污泥處置的理想出路應(yīng)該是資源化利用，從而促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。城市污泥中含有一定量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀及鈣、硫、鐵、鎂、硼等植物生長(zhǎng)必需的礦質(zhì)元素，是一種良好的肥料和土壤改良劑。污泥的施用既可為作物提供養(yǎng)分物質(zhì)，又能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和N、P、K等養(yǎng)分的含量，起到培肥改土的作用。因而，將污泥作為肥料資源，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化利用和養(yǎng)分再循環(huán)。但是處理不當(dāng)或不適量的施用也可能對(duì)土壤質(zhì)量和作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)。如果污泥直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，極易造成病原菌、雜草種子污染、燒苗和土壤的耕作性能下降等癥狀㈣，進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

本盆栽試驗(yàn)利用天津市紀(jì)莊子污水處理廠處理后的污泥，污泥先經(jīng)過熱干化處理后，與栽培基質(zhì)按照不同配比進(jìn)行混合，研究不同配比的栽培基質(zhì)對(duì)油菜產(chǎn)量、長(zhǎng)勢(shì)和油菜中重金屬含量的影響，以期為污泥的安全合理農(nóng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試污泥采自天津市紀(jì)莊子污水處理廠，經(jīng)過熱干化處理后的污泥，粉碎后用作底肥。栽培基質(zhì)珍珠巖與草炭體積比為1:4，試驗(yàn)用土采白天津農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田的地表土，污泥和土壤自然風(fēng)干后過3mm篩。所用油菜品種為早生京華，在栽培基質(zhì)上直接播種。供試污泥及栽培基質(zhì)的肥分含量見表1。從表1可以看出，污泥中只存在Hg超過了農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，而其他污染物均符合農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

用盆栽法，取直徑15cm，高20cm的塑料盆，每盆裝土壤和污泥的混合物1.0kg，根據(jù)污泥在種植基質(zhì)中所占比例的不同，設(shè)置D1～D7共7個(gè)處理，污泥的施用量(質(zhì)量百分比)分別為0.10％，20％，40％，60％，80％和100％，以天津農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田栽培土作為對(duì)照(cK)，各處理基質(zhì)配比情況見表2。每處理5株油菜，每盆栽1株，重復(fù)3次。油菜播種日期為2007年9月28日，生長(zhǎng)期為2個(gè)月，2007年11月25日收獲進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

盆栽試驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，試驗(yàn)場(chǎng)所設(shè)在天津農(nóng)學(xué)院的日光溫室，以保證油菜生長(zhǎng)有充足的光照，每天早晚各澆水1次。試驗(yàn)過程中，沒有施用任何化學(xué)肥料和殺蟲劑，收獲時(shí)小心進(jìn)行，以不損傷油菜的莖葉和根系(根系洗凈后進(jìn)行稱質(zhì)量和測(cè)量)，并記錄每株油菜的株高(cm)、單株質(zhì)量(g)和鮮葉質(zhì)量(g)，分析污泥的施用對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響。

1.3 分析項(xiàng)目及方法

栽培基質(zhì)與污泥中的pH、有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷和總鉀的含量由天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所按照NY／T 1121，2-2006、NY／T 1121.6-2006、GB7173-87、GB 9837-88、GB 9836-88(附錄A)檢測(cè)，并提供檢測(cè)報(bào)告。油菜食用部分5種重金屬(Pb，cr，cd，Hg和As)含量，均由天津質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站第十九站測(cè)定，檢測(cè)依據(jù)主要有：GB／T5009，12-2003、GB／T 5009，15-2003、GB／T 5009，123-2003、GB／T 5009，11-2003和GB／T 5009，17-2003，并出示檢驗(yàn)報(bào)告。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同污泥配比對(duì)油菜長(zhǎng)勢(shì)的影響

播種1周后，處理D1-D4和對(duì)照均正常出苗；2周后，處理D5出苗；處理D6和D7均未萌發(fā)。從以上情況可以看出，污泥施用量對(duì)油菜的初期發(fā)育有延遲效應(yīng)，在污泥施用量達(dá)60％以上時(shí)，油菜種子無法正常出苗，因此污泥對(duì)種子萌發(fā)造成的傷害是不可恢復(fù)的。油菜幼苗開始生長(zhǎng)后，各處理(D6、D7處理除外)的植株生長(zhǎng)情況良好，其中，D5處理的油菜植株在生長(zhǎng)初期受到一定的抑制，表現(xiàn)為幼苗長(zhǎng)勢(shì)較弱、緩慢、莖部較細(xì)，究其原因，主要是由于污泥中含有的有機(jī)酸和有機(jī)醛類物質(zhì)所致。

2.2 不同污泥配比對(duì)油菜單株質(zhì)量和鮮葉質(zhì)量的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，不同污泥配比對(duì)油菜單株質(zhì)量和鮮葉質(zhì)量的影響均達(dá)到顯著水平(表3)。D1-D4處理的油菜單株質(zhì)量和鮮葉質(zhì)量均高于對(duì)照和D5處理，說明施用污泥對(duì)油菜的產(chǎn)量具有促進(jìn)作用，但污泥比例不宜過高，當(dāng)污泥比例達(dá)到60％時(shí)，反而抑制油菜的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響油菜的產(chǎn)量。從表3中還可以看出，D3處理(污泥20％、基質(zhì)80％)的油菜單株和鮮葉質(zhì)量最高，顯著高于D1、D2和D4，而D1、D2和D4處理間差異不顯著。這說明施用不同配比的污泥對(duì)油菜單株和鮮葉質(zhì)量有顯著的差異，其中，施用比例為20％對(duì)油菜單株和鮮葉質(zhì)量的促進(jìn)作用更加明顯。

2.3 不同污泥配比對(duì)油菜株高的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同污泥配比對(duì)油菜株高的影響具有顯著的差異，其中，D3處理的油菜平均株高達(dá)到最大值26.413cm，明顯高于D1、D4、D5和對(duì)照處理，但與D2處理差異不顯著(表4)。此外，D1處理與對(duì)照相比，植株的高度無明顯差異。由此可見，施用不同配比的污泥對(duì)油菜株高具有顯著的促進(jìn)作用，施用比例為10％～20％時(shí)，對(duì)油菜株高的促進(jìn)作用更加明顯。

2.4 不同污泥配比對(duì)油菜生長(zhǎng)量的影響

從各處理的植株質(zhì)量和高度來看，隨著污泥施用量的增加，植株的生長(zhǎng)量隨之增加，當(dāng)污泥的施用量為10％和20％時(shí)，能顯著促進(jìn)植株的生長(zhǎng)。當(dāng)污泥比例達(dá)到40％時(shí)，對(duì)植株的生長(zhǎng)有抑制作用，當(dāng)達(dá)到60％時(shí)，對(duì)植株的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用。說明污泥含有豐富的植物營(yíng)養(yǎng)成分及有機(jī)質(zhì)，可以對(duì)油菜表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)作用(表3，4)。

2.5 污泥對(duì)油菜重金屬含量的影響

重金屬對(duì)人們生活的影響很大，有些蔬菜在吸收污染物質(zhì)時(shí)，雖然重金屬會(huì)在植株內(nèi)經(jīng)過代謝而降解或?qū)⑵渑懦鲶w外，但是由于某些重金屬具有與植物體細(xì)胞的親和性，長(zhǎng)時(shí)間的降解和排出量小于吸收量，蔬菜還會(huì)出現(xiàn)某些重金屬的積累。更重要的是通過重金屬在食物鏈上的濃縮而引起生物體內(nèi)重金屬的高濃度積累。

當(dāng)本試驗(yàn)栽培的油菜收獲后，對(duì)污泥施用比例為20％，60％的處理和對(duì)照收獲的植株的重金屬含量進(jìn)行了測(cè)定，3個(gè)樣本為D3：W07-376、D5：W07-377和CK：W07-378。結(jié)果見表5，其中，D3和CK樣本的重金屬含量均低于《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量一無公害蔬菜安全要求》GBl8406，1—2001，而D5樣本中Hg的含量超過了質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著污泥施用量的增大，造成重金屬污染的危險(xiǎn)性也越大。因此，只有合理施用，才不會(huì)對(duì)食物鏈產(chǎn)生危害，即污泥最佳施用比例為20％。

2.6 污泥施用對(duì)栽培基質(zhì)養(yǎng)分狀況的影響

油菜收獲后，對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷和總鉀的質(zhì)量百分含量進(jìn)行了分析，結(jié)果見表6。從表6可以看出，隨著污泥施用量的增加，土壤中的有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷和總鉀均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。土壤中含有足夠的氮、磷和鉀能夠促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，而原始土壤中中氮、磷、鉀的缺乏導(dǎo)致油菜生長(zhǎng)較差。由此可知，污泥的施用不僅能夠促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，并且對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貧乏的土壤也能夠起到一定的改良作用，在油菜收割后的土壤中仍含有較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以進(jìn)一步加以利用。

3 結(jié)論

通過本試驗(yàn)的研究，我們可以得出以下結(jié)論：

(1)以草炭和珍珠巖作為栽培基質(zhì)，并施加脫水污泥，種植油菜是可行的。

(2)對(duì)于有機(jī)質(zhì)為50.55％，總氮為2.84％，總磷為2.71％，總鉀為0.0117％的污泥，其施用量應(yīng)控制在10％～40％之間，以對(duì)油菜的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。當(dāng)施用比例為10％～20％時(shí)，隨著污泥施用量的增加，油菜的地上生長(zhǎng)量也相應(yīng)增加。

(3)從不同處理收獲的油菜樣本重金屬含量的檢測(cè)結(jié)果可以看出，油菜中重金屬含量隨著污泥施用量的增大，造成重金屬污染的危險(xiǎn)性也就越大。只有合理施用，才不會(huì)對(duì)食物鏈產(chǎn)生危害，即最佳施用比例為20％。

(4)污泥的施用不僅能夠促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，并且對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貧乏的土壤也能夠起到一定的改良作用，在油菜收割后的土壤中仍含有較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以進(jìn)一步加以利用。

(5)從環(huán)保角度出發(fā)，城市污泥制備成肥料，解決了污水處理廠污泥的出路問題，可緩解污泥對(duì)環(huán)境造成的壓力；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，污泥肥料減少了化肥的用量，降低了肥料的生產(chǎn)成本。因此，污泥肥料的研制和推廣，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭世瑁，劉旭東，梁鵬，污泥處理處置的認(rèn)識(shí)誤區(qū)與控制對(duì)策[J]，中國(guó)給水排水，2004，20(12)：89—92.

[2]吳吉夫，王淑坤，臧樹良，城市污水處理廠污泥的有效利用和相關(guān)的環(huán)境問題研究[J]_遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，29(1)：90—92.

[3]張鵬，吳志超，陳紹偉，污水廠污泥作填埋場(chǎng)覆蓋材料的試驗(yàn)研究[J]，環(huán)境科學(xué)研究，2002，15(2)：45—47.

[4]喬顯亮，駱永明，污泥土地利用研究Iv：無錫污泥與香港堿化污泥的肥效比較[J]，土壤，2001，33(4)：218—221.

[5]聶靜，楊健，姚闊為，等，城市污水污泥農(nóng)用資源化評(píng)述[J]，四川有色金屬，2006(4)：53—56.

[6]金燕，李艷霞，陳同斌，污泥及其復(fù)合肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量及重金屬積累的影響[J]，植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002(3)：288—291.

[7]Buder T A，Sikora L J，Steinhilber P M，et al，compost age andsample sforage effects on maturity indicators。f biosolids compost[J]，JEnviron Qual，200I，30(6)：2141—2148.

[8]彭述輝，無公害蔬菜生產(chǎn)中的重金屬污染及防治[J]廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，37(3)：266—269.