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植物残体和污水处理厂污泥是两类重要的废弃物料。污染土壤上生长的植物可能积累较多的重金属,合理处理这些植物有可能使土壤中重金属减量化,同时也可避免植物资源的浪费。不同污水处理厂的污泥的组成和性质差异较大,部分污水处理厂污泥重金属含量较高,合理处理这类污泥是一个重要课题。本研究通过土施植物残体和城市污泥的方法研究植物残体和城市污泥对土壤的影响,为重金属污染植物和污泥的处理处置提供参考。研究的主要结果有:(1)重金属含量不同的植物残体施用对土壤性质的影响试验(试验一)采用未污染土壤和镉、铅污染土壤进行,植物残体为采自未污染区和重金属污染区的马唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop.),植物残体用量为4和40 g kg-1。植物残体施用后分别在施用后5、10、20、40和80 d采样分析土壤性质。结果表明,(i)植物残体添加量为40 g kg-1时,与对照相比土壤pH均显著升高(p<0.05)。培养期间,所有处理土壤pH均表现为先下降后上升的趋势。(ii)添加植物残体对未污染土壤镉、铅和锌有效性有明显影响,对其它处理的重金属有效性影响较小。未污染土壤中添加污染植物残体可明显增加土壤镉、铅和锌有效性,且这种促进作用随着用量的增加而增加。未污染土壤施用40 g kg-1污染植物残体情况下,80 d时,与对照相比,土壤镉、铅和锌有效性的增加幅度分别为150%、488%和180%。污染土壤中添加植物残体对土壤铜有效性有一定的抑制作用。(iii)在80 d培养期内,所有添加植物残体处理均在20 d时纤维素酶活性最高。相关性分析表明,纤维素酶活性与土壤DTPA-Cd和DTPA-Pb含量显著负相关(p<0.05)。以上结果说明,污染植物残体施入土壤可在短期内明显增加土壤重金属有效性,且植物残体中的污染重金属对土壤纤维素酶活性存在明显抑制作用,植物残体分解增加的土壤重金属有效性随着时间的延长会逐渐降低。(2)在试验一的土壤中种植鬼针草(Bidens pilosa L.)进行盆栽试验。结果表明,土壤施用植物残体对鬼针草产量有一定影响,同一类土壤同种植物残体情况下,植物残体用量越大,植物产量越低。植物残体对于土壤有效磷含量无显著影响(p>0.05)。在未污染土壤中添加植物残体对鬼针草重金属含量有一定影响。在未污染土壤中添加40 g kg-1污染植物残体时,鬼针草全Pb、Cd和Cu含量显著高于部分添加未污染植物残体处理(p<0.05),上升比例在6.2%到601%之间。这表明施用植物残体对植物吸收重金属的影响主要决定于土壤重金属含量,高重金属含量秸秆仅在施用于低重金属含量土壤中时,才能提高植物重金属含量。(3)以采自河南省5个市的污水处理厂污泥为对象,研究污泥性质。研究结果表明,污泥的pH值范围为5.01~9.56,电导率值范围为0.90~9.67 m S cm-1,污泥pH值与电导率之间呈负相关(p<0.05)。污泥中铅、镉、铜、锌和镍的含量范围分别为16.13~188.9、1.75~83.21、40.79~597.3、114.2~7001和23.86~134.4 mg kg-1,最大值分别超过河南省土壤背景值7.47、1279、28.87、1067和3.91倍。与《农用污泥污染物控制标准GB 4284-2018》中A级污泥产物限值相比,采集的污泥样品中仅有4个样品重金属含量满足污泥农用标准,占20%。不同重金属的平均地累积指数排序为Cd>Zn>Cu>Pb>Ni。污泥中Pb、Cd、Cu、Zn和Ni均为潜在污染元素,Ni的污染程度最低,Cd的污染程度最高,所有污泥中Cd均达到重度污染到严重污染。(4)通过土柱淋溶试验,研究污泥的溶出物对污染土壤重金属的迁移影响。污泥与未污染土壤混合装填土柱于0-5 cm层次,5-10 cm为污染土壤,10-15 cm为未污染土壤,淋溶12 d。之后将5-15 cm土壤分割为厚度为1 cm的段,测定性质。结果表明,(i)淋溶液的pH随时间的变化均呈现为先升高后降低的趋势,添加污泥处理淋溶液的pH值略低于对照。添加污泥处理的淋溶液EC值高于对照,随淋溶次数的增加,淋溶液EC逐渐减小。污泥施用增加了土壤的保水性。低pH污泥(低重金属含量)处理淋溶液中重金属含量高于高pH污泥(高重金属含量)处理,表明污泥pH是影响重金属淋溶的重要因素。(ii)在0-5 cm层次添加污泥对于5-10 cm层次污染土壤重金属的淋溶有一定影响,不同重金属的淋溶特性有较大差异。不同处理5-10 cm层次土壤重金属含量的对比表明,仅有锌和镍在某些深度有显著差异(p<0.05)(低pH污泥处理<高pH污泥处理),表明锌和镍属于较易发生淋溶的元素,污染的低pH是促进污染土壤中锌淋溶的主要因素。10-15 cm层次土壤重金属含量仅有Ni在不同处理间有显著差异(p<0.05)(低Ni污泥处理<高Ni污泥处理和对照),这表明,污泥重金属含量可能是影响土柱10-15 cm层次重金属含量的主要因素。以上结果表明,部分污水处理厂污泥和污染区植物残体具有较高的重金属含量,这些有机物料的不合理施用会引起重金属污染物的污染扩散;污染植物残体施用于未污染土壤会引起土壤重金属有效性的升高;污泥pH和重金属含量高低是影响污泥施用后土壤重金属迁移的主要因素。