近年来随着城市污水处理率的迅速提高,城市污水处理过程中的副产品污泥的处置及其环境影响受到越来越多的关注。目前,污泥的土地利用已成为污泥处置的重要方式之一。然而污泥中的重金属元素是制约污泥土地利用的主要障碍,因此我们开展研究,以期为城市污泥合理的处置和资源化利用提供科学参考。主要开展的研究如下:不同城市污水处理厂的污泥和污水处理厂污水处理过程中不同阶段的污泥中重金属元素的形态与生物可利用性;pH对污泥中重金属形态分布的影响;重金属化学可提取性与生物可利用性之间的关系等。 选取了9种国内有代表性的城市污水处理厂的污泥进行实验研究,主要研究结果如下:(1)与土壤相比,城市污泥总体呈高有机质、高氮磷、低K、高营养,具有很好的农用价值,Zn和Cu是最主要的重金属污染物。(2)重金属的形态分布规律:Cu、Cd、Cr和Pb主要分布在残渣态和氧化态,其酸溶/交换态和还原态含量较低;Zn、Ni和B分布受污水处理厂污泥性质影响较大,各态均有较高分布,酸溶/交换态一般高于10%,有效态含量高,生物可利用性和植物毒性较大,最值得关注。(3)当前流行的生活污水处理工艺对重金属的去处作用甚微,污水处理过程中重金属元素沉积到污泥中没有显著的差异。建议对污水处理过程作适当的改进,将污水中重金属元素主要沉积于初沉池的污泥中,降低二沉池污泥的重金属含量。建议在全国范围内进行污水处理厂污泥品质调查,为污泥的合理农用提供科学依据。(4)pH明显影响污泥中重金属元素的形态分布,酸性污泥(S5样品)中各重金属元素酸溶/交换态百分比明显高于其它污泥。低pH值可以降低样品对金属的吸附率,促进重金属的释放,相反,高pH值可抑制样品中重金属的释放,促进重金属的沉淀。当污泥的pH值达到8.5的时候,所有污泥中的重金属含量都非常低,几乎都要接近零。(5)小麦幼苗不同组织对于相同的元素富集能力不同,根系富集的重金属的含量高于茎叶的含量。在所研究的四种提取剂中,Mehlich 3提取的污泥中重金属的含量与小麦幼苗根系富集的重金属的含量呈现很好的相关性,可作为污泥中重金属元素潜在生物有效性评价的最佳化学提取剂。