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我国重金属污染综合防治十二五规划将Hg、Pb、Cd、Cr、As等5种生物毒性强的重金属列为第一类重点防控的重金属污染。城市污泥等固体废弃物若处置不当易导致生态环境重金属污染,掌握这5种重金属在城市污泥中的分布特点,评估污泥在开展资源化利用中对生态环境的风险,以便对污泥进行科学处置和环境风险管理,具有重要指导意义和应用价值。本研究以芜湖市污水处理厂污泥为例,对Hg、Pb、Cd、Cr、As等5种重金属的分布特征和农用生态风险进行了评估,分析5种重金属在污泥中的总量和形态特征及与有机质、氮磷钾和pH的关系和季节性变化特点,解析重金属污染源特点,评估重金属生态毒理效应和污泥农用可能产生的生态风险及对土壤重金属容量的影响,提出线虫种群参数(TFR、R0、e0和rm)可作为早期监测重金属污染对生态环境影响的指标以及分季节、分区域对污泥进行风险管理的处置策略。具体研究结果如下:1、城市污泥5种重金属分布特征采用原子吸收等方法检测污泥中5种重金属平均含量依次为Cr>Pb>As>Cd>Hg;采用Tessler逐级连续提取法检测重金属形态,Hg 以有效态(EXCH+ CARB)和 Fe,Mn-OX 态为主,Pb 和 As 以 Fe,Mn-OX和RESD态为主,Cd、Cr以有效态(EXCH+CARB)和RESD态为主;重金属总量与pH、有机质及氮磷钾的相关性分析,总量与有机质呈正相关关系(rs=0.82,P<0.05),与总氮呈负相关关系(rs=-0.98,P<0.05),而与总磷总钾及pH无相关性(P>0.05);重金属总量和形态有一定的季节变化特点,冬春季总量高于夏秋季,Hg、Pb冬春季有效态降低,Cd、Cr、As冬春季有效态升高。2、5种重金属的生态毒理效应评估5种重金属生物毒性强弱评估,将L1期秀丽隐杆线虫暴露于不同浓度Cd2+、Cr6+、As5+、Pb2+、Hg2+等5种重金属溶液48h,半数致死浓度 LC50分别为 Hg(17.83μM)、Pb(124.34μM)、Cr(231.79μM)、As(305.83μM)、Cd(558.30μM);根据重金属在生态环境中积累对生物产生影响的特点,将L1期秀丽隐杆线虫分别暴露于0.05、0.5、2.5μM的5种重金属溶液中48h,观察毒性效应,生命表实验显示5种重金属暴露对线虫种群均有抑制作用,导致线虫总繁殖率(TFR)、净生殖率(R0)、生命期望(e0)和内禀增长率(rm)降低。5种重金属对线虫的LC50和种群影响均显示生态毒理效应为Hg2+>Pb2+>Cr6+>As5+>Cd2+,低浓度的As5+和Cd2+暴露还会提高线虫内稟增长率(rm)产生毒物兴奋效应。提示线虫种群参数TFR、R0、e0和rm可作为早期监测重金属污染对生态环境影响的指标。3、5种重金属的生态风险评估采用地质累积指数和内梅罗污染指数评价5种重金属污染程度,Cd污染最高,其次为Pb,而Hg、As和Cr污染相对较小;对污染因子进行相关性、主成分及聚类分析解析污染源特点,Cd污染受人为活动影响最大,其次为Pb、Hg,Cr和As有统计地方性;采用Hakanson潜在生态危害指数评估污泥农用的生态风险,Cd生态风险指数为高风险(Eri>160),Hg、As、Pb、Cr均为低风险(Eri<40)。污泥农用对土壤重金属容量影响评估,全市污水处理厂污泥统一农用处置尚不可行,可实行分类管理,有5座污水处理厂污泥在未来的20a可以实施农用、园林绿化等处置。综合分析芜湖市污水处理厂污泥5种重金属在开展污泥土地利用处置管理时,应优先防控Cd的环境风险,其受人为活动影响较大,加强污染源的追踪和监管;重点防控W1、W5、W6污水处理厂污泥对土壤环境质量的影响;在实施污泥堆肥农用过程中,可采用线虫种群参数长期定位监测土壤重金属污染对生态环境的影响,为提高污泥资源化利用率可分季节和分区域对污泥进行风险管理。