随着我国城镇化的发展,生活污泥成为环境污染的一个重要因素。研究表明,生活污泥中含有大量的有机质和微量元素,污泥农用可以实现污泥的资源化再利用,是解决大量生活污泥经济有效的方法。但是生活污泥中含有一定量的重金属,在农用过程中会转移进食物链中,因此在污泥农用前,需要对污泥进行无害化处理。本研究首先利用臭氧降解大分子有机质和破碎污泥颗粒的能力及电动力对重金属离子的高效分离特点对生活污泥进行了预处理,然后把处理过的污泥作为肥料应用于玉米生产,并对玉米中重金属富集转化规律进行了研究。本研究主要结论如下:(1)臭氧可以有效地把污泥中大分子有机质降解成为可溶于水的小分子;污泥中的重金属,如Cu,Pb,Cr等也能快速从污泥颗粒中析出。臭氧处理的时间越长,污泥中大分子有机质分解得越多,重金属离子从污泥颗粒中析出也越多。根据有机质和重金属离子析出生产成本综合考虑,臭氧处理污泥的最佳时间为30 min。(2)在48伏直流电动力作用下,6种金属离子的最大去除率时间并不同步。Zn和Cu达到最大去除率所需时间较长,分别为120和240 min达到最大去除率45.68和27.87%;Cr,Ni和Cd在30 min时即可达到最大去除率,分别为49.23,26.14,和17.22%;Pb在60 min达到最大去除率61.65%。因此除了Zn、Cu和Pb,其他三种金属,即Cr,Ni和Cd,能在30min达到最大的分离去除水平。(3)在玉米中,Zn主要富集在叶片和根系中,籽粒和穗轴中含量最少;土壤中Zn含量的增加会显著增加玉米中Zn的含量。在土壤中,污泥的施用增加了土壤中Zn的含量;污泥经过处理后,土壤中Zn的含量会显著降低;因此,污泥施用会增加玉米籽粒中Zn的含量,污泥经过处理后,籽粒中Zn的含量会降低。Zn在土壤中向下层转移。(4)玉米由根系到籽粒,Cu在各器官中由下往上存在逐级递减,但Cu的积累并不受污泥处理方式的影响。污泥及有机肥的施用都会显著增加土壤中Cu的含量;处理后的污泥在土壤中的Cu浓度更低,但是籽粒中Cu的含量没有显著变化。因此,污泥的施用不会显著影响玉米中Cu的含量。(5)玉米中,Cr在籽粒中含量最低,根系中含量最高;随着土壤中Cr含量的增加,玉米各个器官中Cr的含量显著增加;各处理之间相比,预处理对于地上部分各器官中Cr含量都有逐级削减作用。污泥和有机肥都显著增加了土壤中的Cr含量,但是经过处理的污泥使土壤中Cr的增加量小于有机肥的影响;因此,污泥的前处理可以提供污泥农用的安全性。(6)Ni元素主要分布于玉米的根系中,在籽粒中分布很少,各器官中Ni的含量不受预处理方式的影响;土壤中Ni的含量对玉米中Ni的含量具有显著正影响;污泥施用增加了土壤中Ni的含量,经处理后的污泥Ni含量会显著降低,但是玉米中Ni的含量仍旧相对较高,属于轻度污染。土壤中,Ni向下层迁移。(7)玉米中,Pb主要富集在根系和叶片中,籽粒中含量最低;随着土壤中Pb含量的增加,玉米各个器官中Pb的含量也显著增加。土壤中,没有经过任何处理的污泥肥显著增加了土壤中Pb的含量,但是有机肥和经过处理的污泥肥对土壤中Pb的含量没有显著影响。即与有机肥相比,经过处理的污泥不会增加玉米中Pb的含量。Pb会向土壤下层转移。(8)Cd主要富集于玉米的根系和茎杆中,在籽粒中含量相对最低;随着土壤中Cd含量的增加,玉米中Cd的含量也显著增加。土壤中,污泥和有机质都会显著增加土壤中Cd的含量,有机肥对土壤中Cd的影响小于污泥的影响;臭氧和电动力都不能有效改善污泥对土壤中Cd的影响。因此,污泥的施用会增加玉米植株中Cd的含量。(9)在玉米叶片中,Ni与Zn呈显著的负相关关系;而在玉米其它各个器官中,各个重金属含量都为正相关或不相关;同时玉米中各个金属的含量也与土壤中金属含量正相关。(10)各处理组中的Zn、Cu和Cd都能满足农用需求;污泥经过处理后,Cr可以达到农田肥料标准;但是Ni仍为轻污染水平(0.4 mg/kg)。污泥中Pb相对于有机肥来讲,没有构成土壤和食物污染,反而优于有机肥的利用。