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粉煤灰与污泥配施到土壤中,不仅能有效改善土壤的理化性质,还可补充土壤中植物生长所必需的营养元素。但在粉煤灰与污泥的资源化利用过程中,粉煤灰和污泥中的有害物质,尤其是重金属是否会对土壤以及植物等造成二次污染,是粉煤灰与污泥进行农业和园林利用过程中必须考虑的问题之一。因此,如何配比粉煤灰、污泥与土壤之间的含量,使植物生长良好并使其产量最大化以及粉煤灰钝化污泥使重金属由不稳定态向稳定态转化进而降低或去除污泥重金属对环境的危害是本研究主要解决的问题。本课题通过在土壤中单施污泥和加入不同比例的粉煤灰与污泥,研究了不同比例粉煤灰钝化污泥和单施污泥与土壤混合配制的栽培基质对马尼拉草和上海青的生长发育、营养状况、品质状况以及植株中重金属累积的影响,探讨了粉煤灰钝化污泥在园林绿化和农业应用的可行性,确定了粉煤灰和污泥最佳施用量,为粉煤灰和城市污泥的土地利用提供一定的理论基础和现实依据。取得的主要结论概括如下:1厦门市筼筜污水处理厂的污泥中,含有丰富的氮、磷、钾和有机质等营养物质,污泥中重金属含量均低于我国农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)限值(pH<6.5)和城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质(GB/T23486-2009)。城市污泥经粉煤灰钝化处理混合于土壤后,污泥中pH值和含水率略呈增加趋势,阳离子交换量、碳酸钙、有机质、总氮、总磷、总钾、有效磷和有效钾的含量有所下降。重金属Cd、Ni、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe的含量下降,As、V、Ti的含量有所上升,Pb、Co、Sb这三种金属的含量在各处理中波动较大,无明显规律。总体来讲,城市污泥、粉煤灰、土壤和各处理中As、Cu、Zn、Sb主要以有效态(前三态之和)为主,而Cd、Pb、Cr、Mn、Fe、V、Ni主要以残渣态为主。城市污泥添加粉煤灰之后,Cd、Mn、Co、Fe、V、Ti、Sb的残渣态含量增加,有效态含量降低;Ni、Pb、Cu、Zn的有效态含量增加,残渣态含量降低;As、Cr的四种形态变化不明显。因此,粉煤灰钝化污泥降低了Cd、Mn、Co、Fe、V、Ti、Sb的生物有效性和生态毒性,增加了Ni、Pb、Cu、Zn的生物有效性和生态毒性。2盆栽试验种植马尼拉草和上海青两种植物,结果表明:(1)城市污泥施用初步研究:城市污泥施用量为20%时,马尼拉草长势最好,生物量最大;污泥用量为5%时,上海青长势最好,生物量最大,马尼拉草和上海青对各重金属元素的生物富集系数均小于1.0。(2)城市污泥中重金属赋存形态与生物有效性研究:①马尼拉草:城市污泥用量为12%时,马尼拉草长势最好,生物量最大,N和K的含量最高;马尼拉草对各重金属元素的富集能力(生物富集系数,BCF)大小顺序为:Cu(0.57)> Zn(0.55)> Mn(0.52)> As(0.44)> Ni(0.32)> Co(0.31)=Cd(0.31)> Sb(0.30)> Cr(0.25)> Pb(0.21)> Ti(0.20)> V(0.17)> Fe(0.15);马尼拉草的种植降低了混合土壤中Ti、V和Cd的生物有效性,增加了Cr、Ni、Cu、Zn、Fe、As和Pb对环境的生物有效性和生态毒性。②上海青:污泥施用量为16%时,上海青长势最好,生物量最大, N、P和K含量最高,体内叶绿素达到最高值,硝酸盐、超氧化歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)达到最低值;上海青对各重金属元素的富集能力(生物富集系数)大小顺序为:Sb(3.55)> Cu(1.97)> As(1.00)> Zn(0.82)> Ni(0.30)> Mn(0.18)>Co(0.10)> Cr(0.09)> Cd(0.08)> Ti(0.07)> Fe(0.02)> V(0.01)> Pb(0.004);污泥用量16%盆栽上海青体内重金属Cd、As、Ni、Pb、Cr、Cu、Zn的含量均未超过国家食品中污染物限量标准;上海青的种植降低了重金属Cd、Fe、V、Ti、As、Ni、Pb、Sb、Cr、Cu和Zn在根际土中的生物有效性和生态毒性。③上海青:离心污泥施用量为12%时,上海青长势最好,生物量最大,N、P和K含量最高,上海青体内叶绿素含量最高,硝酸盐、SOD、MDA最低;12%试验组中各重金属元素的富集能力大小顺序为:As(12.25)> Sb(10.0)>Mn(2.69)> Zn(0.61)> Cd(0.33)> Cu(0.27)> Ni(0.22)> Pb(0.16)> Co(0.15)>Cr(0.14)> Ti(0.02)=Fe(0.02)> V(0.01);污泥用量12%盆栽上海青体内重金属Cd、As、Ni、Pb、Cr、Cu、Zn的含量均未超过国家食品中污染物限量标准;上海青的种植降低了As、Ni、Sb、Cu、Pb和Zn在根际土中的生物有效性和生态毒性,增加了Cd、Fe、V、Mn、Co、Cr和Ti的生物有效性和生态毒性。(3)粉煤灰钝化污泥对土壤-植物生长系统影响研究:①马尼拉草:粉煤灰和污泥用量分别为6%和14%时,马尼拉草长势最好,生物量最大,N、P、K的含量最高;马尼拉草中重金属平均生物富集系数按以下顺序依次降低:Sb(1.20)> Ni(0.67)> Zn(0.65)> Cu(0.63)> Pb(0.54)>Mn(0.52)> Co(0.31)=Cr(0.31)> Cd (0.24)> Fe(0.20)=V(0.20)> Ti(0.19)>As(0.17);马尼拉草的种植降低了Ti、V、Cr、Cd、Mn、Co的生物有效性,增加了Fe、Ni、Cu、Zn、As、Sb和Pb对环境生物有效性和生态毒性。②上海青:粉煤灰和污泥施用量分别为6%和14%时,上海青长势最好,生物量最大,N、P和K含量最高,体内叶绿素达到最高,硝酸盐、SOD达到最低值,MDA呈一直增加趋势;污泥含量14%处理组中各重金属元素富集能力大小顺序为:Sb(8.05)> As(1.50)> Zn(0.84)> Cu(0.44)> Mn(0.16)> Ni(0.10)=Cr(0.10)> Pb(0.07)> Co(0.06)> Cd(0.05)=Ti(0.05)> Fe(0.02)=V(0.02)。污泥用量14%盆栽上海青体内重金属Cd、As、Ni、Pb、Cr、Cu、Zn的含量均低于国家食品中污染物限量标准。上海青的种植降低了Ti、Fe、Cd、As、Ni、Cr、Cu、Zn、Mn、Co、Sb的生物有效性和生态毒性。③上海青:离心污泥和粉煤灰施用量分别为14%和6%时,上海青长势最好,生物量最大,N、P和K含量也最高,体内叶绿素达到最高,硝酸盐、SOD、MDA值最低。离心污泥14%试验组中各重金属元素富集能力大小顺序为:Sb(13.00)> As(11.00)> Mn(1.97)> Zn(1.29)> Cu(0.24)> Ni(0.18)=Cd(0.17)>Cr(0.14)> Co(0.13)> Pb(0.07)> Ti(0.05)> Fe(0.02)=V(0.02)。离心污泥用量14%盆栽上海青体内重金属Cd、As、Ni、Pb、Cr、Cu、Zn的含量均未超过国家食品中污染物限量标准。上海青的种植降低了Cd、V、Ti、As、Ni、Cu、Zn、Co的生物有效性和生态毒性。3在本试验条件下,综合粉煤灰钝化污泥的生物学效应和环境效应,城市污泥和粉煤灰施用量与土壤以1:4体积比混合施用较宜,其中污泥和粉煤灰最佳施用量分别为14%和6%。单施污泥的条件下,污泥添加量为12%-16%时,最适宜植物生长。