０一 ｚ ＯＦ Ｇｃ一 堑 一 城市污泥在沙化林地利用的可行性分析 吴吴 陈征澳 徐大鹏。 （１．辽宁经济职业技术学院生物工程系，辽宁沈阳１１０１２２；２．沈阳大学，辽宁沈阳１１００４４； ３．东北制药集团股份有限公司，辽宁沈阳１１００２６） 摘要：针对城市污水处理厂污泥的主要特点及沈阳市沙地樟子松人工林的主要生态过程和生长 状况等关键问题，通过生物、化学、工程等措施，建立沙地樟子松人工林资源４ｅ￣ｆｆ，Ｊ用城市污泥的关键技术 体系。污泥中养分对樟子松生长具有促进作用，污泥对沙化林地土壤具有较好的改良作用，污泥中重金 属和有机毒物对土壤及樟子松的迁移转化也有一定影响规律，因此污泥在退化沙化林地生态系统中存 在利用的可行性。 关键词：城市污泥；沙化土壤；樟子松；重金属 中图分类号：￥７２７．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５６４６（２０１０）０２—００７２－０２ 一、研究意义 生长状况。林地具有较大的环境容量和安全系数，污染物 不进人食物链．林木对重金属和有害物质有一定的吸收 净化功能。因此污泥可应用于沙化土壤改良，提升土壤的 供养功能，促进樟子松生长，实现污泥资源化利用及防风 固沙目的。有必要在沈阳市开展城市污泥在沙地樟子松 人工林资源化利用建设。 二、污泥及风沙土的理化性质 近年来，沈阳市污水处理能力不断增加，随之而来污 水处理后的污泥也在急剧增加。目前沈阳市城区１３产含 ． ！Ｔ ！ ，、水率８０％的污泥约达８００吨，全市的污水处理厂每天产生 的污泥量可达１４００吨。污泥处理和处置工作面临着巨大 压力。污泥的安全处置问题已经成为环境整治工作的新 三 难题、新挑战。（ ］因此结合沈阳实际，采取可操作的技术 …‘ 措施。找出适合我市“建得起、用得起、用得好”的污泥处 理方法，对污泥进行无害化处理和综合利用，才能真正实 现沈阳污水处理厂污泥的无害化处理。 沈阳市是辽宁省沙漠化危害相对严重的城市之一。 加速治理刻不容缓。采用防风林可以有效起到防风固沙 本项目涉及的研究对象主要是污泥和沙化土壤。 １．污泥 沈阳市各污水处理厂目前每天产生的脱水污泥达 ７３０吨（污泥含水率为８０％），污泥主要包括厌氧消化污泥 和剩余污泥。本项目使用污泥为北部污水厂污泥。 污泥的基本性质（见表１、表２）： 表１ 污泥中养分含量 作用。我省开创了用樟子松人工治沙的先例，樟子松已经 成为我国治沙造林第一先锋树种，辽宁章古台已经建起 万亩人工固沙林，区域生态得到明显改善。但樟子松人工 固沙林地土壤以风沙土为主，沙层深厚，土壤理化性质 有机质 全氮 速效氮 全磷 速效磷 全钾 速效钾 ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍ ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ 差，沙土膺薄，有机质含量较低，养分含量低。地力衰退， 营养失衡．生产力低下．樟子松已经出现衰退现象，制约 了樟子松的防风固沙作用。 污泥源于土壤，从自然界的循环观点来看，污泥的最 ２９５．６ ２６．１ ９７．８３ １５．９ ｌ８６－３１ ９１ １７．６２ 表２污泥中重金属含量 Ｃｒ Ｃｕ Ｚｎ Ｃｄ Ｐｂ Ｃｒｍｇ／ｋｇ 终归宿应是土壤。污泥中含有大量植物生长所需的养分 元素，所以污泥的土地利用是一种资源化的利用途径。但 污泥中所含各种有毒有害物质，尤其是重金属，成为限制 其农业土地利用的主要障碍。［２］ 我国是世界上荒漠化危害最为严重和面积最为广大 ｍｇ］ｋｇ ｍ ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｓ １９０．９ ２４６．１ ８０４．０ ８．４０ ｌ８．７２ １９０．９ 的国家之一，荒漠化土地有机物质含量低、养分匮乏，降 低了植物生产力。樟子松因其优良特性，成为我国北方荒 北部污泥中几种重金属浓度均比较高，这是由于北 部污水处理厂是沈阳建立较早且处理能力较大的污水处 理厂（日处理污水能力达到４０万吨，约占全市污水处理量 的４０％左右）。北部污水厂处理的原水为生活污水和工业 漠化地区防风固沙造林的首选树种。树木生长需大量营 养元素，污泥中丰富的营养元素与沙化土地的营养贫瘠 成为研究的结合点，污泥中的营养成分和微量元素可以 补充沙化土壤中的营养成分，增加土壤肥力，改善樟子松 污水的｝昆合污水，工业污水比例高的特点必然导致污泥 中重金属含量较高。因为北部污水厂污泥具有代表性和 作者简介：吴昊（１９７２一），男，辽宁法库人，副教授，硕士，主要从事污染物治理技术开发研究。 典型性，因此如果北部污水厂污泥如果能成功地应用于 沙化林地土壤，则本项课题的成果可推广至全省各污水 处理厂污泥的处理 ２．沙化土壤 ４．对城市污泥在沙化林地利用进行环境质量数学模 型分析。为城市污泥安全利用提供科学评价方法 通过城市污泥在沙地樟子松人工林中施用方法和量 化确定．加之城市污泥对樟子松人工林生产力及生理生 辽辽 ＴＴ 本项目污泥施用地在辽宁彰武县章古台镇．辽宁省 固沙造林研究所实验林场的樟子松人工林内的沙化土地。 沙化土壤的基本理化性质（见表３）： 表３沙化土壤的养分含量 ｐＨ值 化方面的指标的影响规律及重金属在植物体内的吸收迁 移转化规律确定，并结合重金属和有机毒物在土壤中的 迁移转化规律，建立沙地樟子松人工林生态系统污泥土 学学 院院 壤修复的关键技术体系。 四、具体研究方法及分析项目 经经 济济 职管 业理 技干 术部 有机质 全氮 速效氮 全磷 速效磷 全钾 速效钾 ｍｇ／ｋｇ ｍ ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍｇ／ｋｇ ｍＣｋｇ ｍｇ／ｋｇ １．将沈阳北部污水厂厌氧消化脱水污泥施用于樟子 松人工林，并设立对照组。收获后ｉ贝４定生物量、养分、光合 ６．７８ ３６．９ ３．４１ ２７．６７ ８．２ １Ｉ３８ １９．８５ ５７．３２ 风沙土的养分含量比较低，风沙土的缺氮少磷富钾 和城市污泥的富氮、磷少钾可以在养分组成上优势互补。 沙化土壤ｐＨ一般在７左右，符合污泥施用地ｐＨ＞６．５的要 求。在土壤ｐＨ＞７时重金属的活性低．重金属不易被植物 吸收造成毒害。章古台试验区的沙地人工林土壤在ｌｍ～ ２ｍ处形成干燥层：沙土透水性强，试验林地的坡度小于５ 度，因此试验区的重金属不会随地下渗流和地表径流迁 移。 三、着重研究的内容 】．城市污泥在沙地樟子松人工林中施用方法和量化 确定 重点研究沈阳西北部地区沙地樟子松人工林生长状 况和土壤理化性质特征，结合沈阳城市污泥主要化学性 质和物理性质，在调查分析的基础上对城市污泥在沙化 林地资源利用进行可行性调查分析。 ２．城市污泥对樟子松人工林生产力及生理生化指标 的影响规律，以及重金属在植物体内的吸收迁移转化 重点研究城市污泥对不同林龄樟子松人工林的生长 和生理生化性质的影响效应．通过测定樟子松材积、树高 和胸径等生长指标和光合速率、呼吸速率、水分利用效率 及叶绿素含量等生理生化指标来确定城市污泥对不同年 龄樟子松的影响差异：通过分析测定樟子松不同器官中 重金属含量的差异．确定樟子松对污泥中重金属的吸收 迁移变化的规律。寻找科学判断城市污泥对樟子松生长 和生理生态影响的效应和因子。【３］ ３．城市污泥对沙化林地土壤理化性质的影响，及其 重金属和有机毒物在土壤中的迁移转化规律 重点研究城市污泥对沙化林地土壤理化性质的影 响。通过对施用城市污泥后林地土壤的持水量、土壤容 重、颗粒组成、结构等物理性状指标分析和土壤中的有机 质和Ｎ、Ｐ、Ｋ和ｃｕ、ｚｎ等植物微量养分元素含量的变化，确 定污泥对沙化林地土壤的改良效应。（４］通过测定土壤中 ｃｄ、ｃｒ、Ｐｈ、Ａｓ、Ｈｇ等重金属含量在不同剖面上的变化规 律，以及有机毒物在土壤中的迁移、降解和转化规律，揭 示污泥对沙化林地土壤的理化性质的影响规律，寻找城 市污泥对沙化林地土壤环境质量影响的限制因子．确定 污泥最大允许投加量的计算方法。 参数等指标。 ２．分别测定污泥中重金属含量及不同污泥量施用各 组沙化土壤中不同深度处重金属含量，根据国家农用污 泥控制标准，确定制约因子及污泥施用最大负荷量［５］。 ３．分别测定不同污泥施用组樟子松各器官的重金属 残留量．分析重金属对植物危害程度。 ４．测定污泥施用于沙化林地前后土壤各种物理指标 （土壤质地及粒径分布、土壤比重、土壤容重和紧实度、孔 隙度及孔隙分布、土壤含水量、土壤温度）化学指标（土壤 有机碳、全氮、磷和钾的全量和有效量、ＣＥＣ、土壤ｐＨ、电 导率）、生物指标（微生物种类、数量、酶活性）的变化，分 析污泥对沙化土壤的改良作用。 五、结论 污泥进行土地利用具有经济简便，可资源化等优点。 试验区的重金属不会随地下渗流和地表径流迁移。污泥 施用于沙化林地，林地具有较大的环境容量和安全系数， 污染物不进入食物链，对生态系统具有安全性。城市污泥 的有机质含量较高，可使土壤的容重降低，同时城市污泥 中的有机质可促进团粒结构形成，提高土壤孔隙度，改善 土壤结构，提高土壤的持水能力。以上分析证明城市污泥 作为肥料及土壤改良剂，施用于沙化林地是可行的。 参考文献： ［１］周立祥，胡霭堂，戈乃玢．城市生活污泥农田利用 对土壤肥力性状的影响［Ｊ］．土壤通报，１９９４，（３）：１２６—１２９． ［２］陈同斌，高定，李新波．城市污泥堆肥用作草皮基 质对草坪草生长的影响［Ｊ］．生态学报，２００２，（６）：８０２—８０７． ［３］张天红，薛澄泽．西安市污水污泥林地施用效果 的研究［Ｊ］．西北农业大学学报，１９９４，（２）：６７—７１． ［４）Ｂｏｒｋｅｎ Ｗ，Ｍｕｈｓ Ａ，Ｂｅｅｓｅ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｔ ｆｏｒｅｓｔ：ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ，ｂａｓａｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ．Ｆｏｒｅｓｔ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００２， （９）：４９—５８． ［５］Ｌａｂｒｅｅｕｑｅ Ｍｉｃｈｅｌ，Ｔｒａｉａｎ Ｉ．Ｅａｒｌｙ ｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｏｆ ｔｗｏ ｗｉｌｌｏｗ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｓｌｕｄｇｅ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｃａｎ Ｊ Ｆｏｒ Ｒｅｓ，１９９８（２８）．１６２１—１６３５． （责任编辑煜日ｉｉ） 二 ｏ —— ｏ 年 第 二 期 Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ ０７３
