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城市污水处理厂数量的迅速提高,使得污泥的处置及其环境影响受到越来越多的关注。污泥土地利用因具有处理费用低廉及高效性的特点,使之成为重要的污泥处理方式。然而污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤和污泥中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。本课题选取哈尔滨市文昌污水处理厂二期污泥为试验污泥。将出厂污泥按照不同的剂量(以干污泥计)直接施入试验农田耕层土壤中,经过两年连续施用后测定土壤各项指标。本研究采用修正后的BCR三步连续提取法提取施污土壤中的Pb、Cd、Cu、Zn四种重金属元素,并采用原子吸收光谱法测定提取液中重金属元素的含量。采用高压密封消解技术消解大豆不同器官样品,采用ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)来测定提取液中的重金属元素含量,并分析四种元素在不同施污剂量土壤中生长的大豆各器官中的分布情况。Cd总量在施污量为常规量6倍和12倍的土壤中超过土壤安全控制标准在6.5<pH<7.5时的限量值。而Pb、Cu、Zn三种元素均远低于其标准值。四种金属在施污土壤中主要以残渣态存在。在施污土壤中四种金属四种形态的含量顺序为,Pb和Cu:残渣态>可氧化态>可还原态>可交换态和弱酸溶解态;Cd和Zn:残渣态>可还原态>可氧化态>可交换态和弱酸溶解态。四种金属元素可交换态和弱酸溶解态平均含量高低顺序为:Zn>Cd>Pb>Cu,即四种金属在土壤中活动性以Zn最强,Cd次之,Cu的活动性最弱。在本研究中提出了修正的RAC值来评价污水污泥农田施用后潜在的环境风险。根据修正的RAC值,元素Cd在是施污剂量为常规量2倍到6倍的土壤中为中风险,在12倍的土壤中为高风险。元素Zn的分类与Cd相似。通过本试验可得出污泥连续施用的安全年限应为至少6年,即施污剂量为常规量6倍的土壤。大豆不同器官对不同重金属元素的富集能力不同。大豆各器官对Pb、Cd的富集能力顺序为:茎叶>根>籽粒;而对于Cu、Zn则相反:籽粒>根>茎叶。四种金属在大豆植株中的富集系数排列顺序为Cd>Cu>Zn>Pb。