城市污泥应用于我国北方沙地生态修复的探讨

王淑影等利用二沉池的污泥经絮凝自然风干后与土壤混合进行花卉种植试验，结果表明，当污泥施用比为3%～5%时，可促进波斯菊的生长，其株高、花数、叶绿素含量均大于对照组。城市污泥对于改善沙土中养分元素浓度方面表现显著，且随着施泥量的增加，有机质、速效氮、速效磷浓度明显增加。

Su等研究表明，在污泥处理的土壤中总磷和速效磷浓度在0～25cm土层中显著增加，同时磷绝大部分保留在土壤表层(0～25cm)或者被植物利用。李霞利用城市污泥改良科尔沁沙地土壤，将城市污泥按照0、30、60和90t/hm2与沙土直接混合后填充到土柱中，研究发现，随着城市污泥的施加能明显改善沙地土壤中氮、磷浓度;不同深度土壤硝态氮的浓度均随污泥施用量的增加而明显增加，污泥施用量为60和90t/hm2时，土壤中氮浓度的最低值分别是对照组的6和8.3倍。

华正伟的研究表明，城市污泥的施入能促进杨树幼苗的生长，随污泥量的增加效果更加明显，当污泥与沙土的比例为1∶1时，与对照组相比杨树幼苗的株高、胸径、叶面积分别提高3.95倍、1.68mm和1.55倍。由此可见，城市污泥的施入显著提高沙土中总氮、总磷浓度，养分的提高有利于恢复沙地植被和促进植物生长。

3.3提高沙地土壤微生物活性

污泥的施入使沙地土壤环境得到改善，为微生物活动提供了场所。土壤微生物的分解、腐化等活动能促进土壤中物质的循环，提高土壤的肥力。城市污泥的施入，一方面输入了大量的N、P、K、有机质和微量元素等，有利于促进沙土中原有微生物的生长和繁殖;另一方面城市污泥本身就含有丰富的微生物，从而大大提高了土壤中微生物的数量和种类。

张鑫等采用PCR-DGGE(polymerase chainreaction & denaturing gradient gel electrophoresis)方法分析污泥对土壤中微生物的影响，结果表明，施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大变化。污泥对土壤微生物不同种群及其群落功能多样性均有所影响，在旱地上施用污泥复混肥(旱地施用的污泥比例占20%)，并与等量化肥相比，对反应较为敏感的硝化细菌和好氧性纤维素分解细菌具有明显的促进作用，对好氧细菌、真菌、放线菌和氨化细菌有激活其活性的趋势，同时其激活作用随污泥复混肥中污泥浓度的提高而增强。

Sciubba等利用厌氧污泥、好氧污泥分别与米糠按照氮浓度为50、150和300mg/kg组成混合基质，施用到砂质土壤中进行试验，结果表明，所有施用污泥的土壤中微生物种类保持稳定，但是土壤中生物量碳、β-葡糖苷酶、脱氢酶、蛋白酶和碱性磷酸单酯酶活性均较对照组有较大提升。

因此，城市污泥的施用，可以提高沙地土壤微生物多样性及土壤酶活性，微生物在土壤中的活动反过来增加沙地土壤的养分含量，促进土壤改良和植被恢复，最终达到生态修复的目的。

4城市污泥用于沙地生态修复的潜在环境风险及防控对策

4.1潜在环境风险

4.1.1重金属污染

城市污泥中的重金属是限制其在沙地生态修复利用的主要因素之一。污泥中的重金属主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd和Mo等。不同地区的城市污泥所含重金属的种类和数量有所差异，主要是不同城市的工业类型不同，排放的污水有所差异，致使污泥中重金属的种类和浓度也有所不同。

一般来说，以处理生活污水为主的污水处理厂所产生的污泥重金属浓度较低。如广西省城市污泥的总养分为87.11g/kg，有机质占34.63%，具有较高的农用价值，然而Zn和Cd平均浓度分别为1095.75和16.22mg/kg，超过GB4284—1984标准限值;广州市不同类型城市污泥中Cu、Zn、Mn和Ni浓度较高，变化幅度较大，而Pb和Cr浓度较低。污泥中重金属会抑制植物的生长发育，并在植物体内累积，有关污泥的施用导致沙地植物体内重金属的累积鲜有报道。

但污泥的农用会导致农田土壤中重金属累积，致使小麦、大豆、蔬菜等作物可食用部位重金属浓度超标;抑制作物的生长，降低其品质;加重土壤的盐渍化，抑制苗木种子的发芽率及苗木生长等相关的研究很多。因此，需进一步研究污泥施用于沙地时，重金属在植物体内的累积情况。另外，由于污泥施用量过大或长时间施用，重金属具有易迁移的特性，可能会对地下水造成不同程度的污染风险。

4.1.2N、P累积性污染

城市污泥中丰富的N、P对沙地土壤是很好的补充，但如果施用过量或者长期施用会导致养分过剩，多余的N、P通过地表径流和地下渗漏使地表水和地下水受到污染。Suramplli等的研究表明，长期(85a)施用污泥的土壤及地下水中未见重金属的累积，但在地下水中却检测出硝态氮的存在。

Kumar等的研究发现，当城市污泥中氮浓度达到土地利用标准时，磷浓度会超出相应的标准，存在向水体迁移的风险。Shober等通过简单脱水干化后直接将城市污泥施用到土壤中，经过多年连续研究发现，除了导致Zn、Cu浓度增加外，有效态N、P浓度也大幅增加，可能会导致水体富营养化及地下水污染。但堆肥熟化后的污泥中，可溶性N、P的量有所减少，可降低该风险。

李霞在研究城市污泥用于科尔沁沙地土壤改良过程中发现，随着污泥施用量的增加，深层土壤中硝态氮浓度远远高于表层，存在硝态氮向地下水迁移的风险。通过国内外研究发现，过量或长期施用城市污泥存在N、P污染风险，因此有必要加强N、P施用阈值的研究。

4.1.3有机污染物致癌

近年来，城市污泥中有机污染物日益受到人们的关注。国内外报道较多的是多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)，其为广泛分布于环境中的一类持久性有机污染物，部分多环芳烃具有强致癌性与致突变性，且易被生物富集，是目前城市污泥土地利用关注的重点。

由于PAHs具有疏水性和亲脂性，污水处理过程中PAHs易吸附到污泥颗粒中，如果不加以处理或施用不当，会导致PAHs在土壤中富集并污染周边土地、地下水，对植物产生持续的毒害作用，从而破坏其生态系统，通过食物链及饮用水对人体产生致癌风险。含PAHs的污泥用于沙地生态修复时应谨慎施用。

4.2对策建议

针对城市污泥施用到沙地过程中，其中含有的复杂污染物类型，对沙地生态环境构成潜在的污染风险提出以下对策：

(1)城市污泥中的重金属、有机污染物大多来自工业废水处理，对工业企业排放的废水中重金属、有机污染物浓度严格控制，达标排放，从源头上控制污染物在污泥中的累积。同时，将生活污水和工业废水分流，集中到不同污水处理厂处理，工业污泥和生活污泥分开处理利用，将大大减少城市污泥处理成本。

另外，考虑对工业废水采取一些前处理的措施，将重金属从废水中分离出来。并对企业排放的废水、烟气中有机污染物进行处理达标后排放，结合生物法在污水处理过程中分离纯化并接种特异性微生物来降解PAHs等有机污染物。

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