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因富含营养物质利于土壤改良和植物生长,污泥林地用已成为污泥资源化处理的一个可行的方案。针对污泥林地资源化利用存在的理论和技术问题,本文首先对污泥与园林废弃物不同比例的堆肥产品进行了功效性和安全性两方面的综合评价,得出污泥堆肥优化方案。通过盆栽试验,分析不同污泥堆肥产品和施肥量对植被和土壤的影响,评价土壤中重金属的安全性,优选出最佳的施肥方式。通过示范地的应用进一步验证污泥林用的影响和安全性,对示范地和北京市的阈值进行计算,评估污泥林用的可行性。最后基于文献数据和土壤调查数据,分析我国土壤重金属在省会城市的空间分布特征,基于土壤和污泥中重金属含量确定了省会城市林地利用的阈值。得出的结论如下:(1)污泥添加园林废弃物堆肥处理得出二者体积比为1:3和1:1时(即S1G3和S1G1)效果最佳。8种重金属的含量均比堆肥前明显增加,但堆肥前后均属于安全水平,且重金属有效态占比均减少3.30%～91.54%。相关性分析表明,重金属的有效态和有机质与C/N呈极显著正相关。(2)盆栽试验表明最佳的施肥方式污泥与园林废弃物之比为1:1,施肥量为50%(即S1G1-T2)。基质中的重金属总量总体上Cd和Pb含量随各堆肥产品施肥量的增加而下降,其余6种重金属各堆肥产品施肥量的增加而增加。整体上看万寿菊(Tagetes erecta)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)和油松(Pinus tabuliformis)基质中重金属的含量均属于安全范围,且依次减少。添加堆肥产品大大提升了土壤的质量等级,基本达到1级标准。S1G1对植物生长的促进作用最大,但是当施肥量高于50%(T2)时,对植物的生长有抑制作用。(3)示范地施肥后2年内的土壤重金属始终低于GB15618-2018国家土壤质量标准风险筛选值,无风险水平。有效态重金属占比随着时间逐渐向稳定态变化。以15年为限,示范地污泥林地应用的阈值为24.73t/ha/y,限制因素是Cd。北京市污泥林地应用的阈值为42.33t/ha/y,限制因素是Hg。(4)土壤重金属含量在31个省会城市空间分布,东北和西南部之间存在一个清晰的重金属污染边界,与“胡焕庸线”高度一致,表明土壤重金属含量是自然地理和社会经济共同作用的结果。各省会的阈值差异很大,31个省会城市污泥评价阈值平均为32.67t/ha/y,但不同省会城市之间的变化范围为7.12～91.35 t/ha/y。其中1/2省会城市的阈值高于30 t/ha/y,兰州、天津、呼和浩特和银川的阈值在55t/ha/y以上,而昆明和长沙的阈值均小于10 t/ha/y。污泥林用优先控制重金属除上海和广州的Cu、北京的Hg和天津的Zn外,大部分省会城市(27/31)以Cd为主。论文首次从生态系统安全的角度,对园林废弃物与城市污泥混合堆肥产品林地的功效性和安全性进行评估,为科学评价、长期监测复合新型肥料的安全性提供了科学依据。研究发现我国城市重金属污染分界线与“胡焕庸线”高度一致,表明土壤重金属污染是地理和社会经济活动综合作用的结果。首次基于省会城市实际的土壤及污泥重金属浓度进行分析得出全国省会城市林业土壤的污泥承载力,为各个省会城市污泥林地利用的政策决策提供了数据支撑。