实地监测：污泥资源化利用下林地土壤环境质量评价

2024-07-14 6

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北极星水处理网讯：简介：本研究选取北京市大兴区污泥产物林利用示范区，采用现场定位跟踪监测方法，采用单因子污染指数法对污泥产物林利用效果进行分析研究。污染。利用污泥产品改善土壤环境质量。研究结果表明，污泥产品使用前的背景值和2年跟踪监测期（每6个月）表层土壤（0~30cm）的监测因子均低于《土壤环境质量》《农用地土壤污染风险管理与控制标准（试行）》（GB15618-2018）标准是土壤背景值的空间差异，环境容量决定了土地中污泥产品使用前的评价。污泥利用的可行性该产品会对重金属产生累积效应，但随着时间的推移，重金属元素随着大量污泥的应用过程中，重金属的积累会影响其使用量和用量。其中重金属汞是限制污泥产品土地利用的主要元素，单因素污染指数法在核算期内检出铜、锌等8种重金属、铅、镉、镍、铬、汞和砷。评价结果表明，重金属含量小于10，在土壤环境允许范围内，土壤环境质量良好。

0前言

近年来，随着水处理行业的发展，污泥的产生量与日俱增，污泥对环境的影响日益受到业界的关注。污泥是废水处理过程中产生的固体废物。它们还含有一定的营养成分和丰富的有机质“宝”。污泥资源化处理方式主要分为建筑材料利用、燃料利用和土地利用。因地制宜采取不同的资源利用方式。从长远来看，污泥处理后实现土地利用是一种生态的、可持续的、有潜力的利用方式。并从国家政策角度，“土壤十条”、国务院《土壤污染防治行动计划》、《“十三五”规划》、《北京市土壤污染防治工作》等相关政府文件《规划》还明确提出，推广标准污泥产品。开展绿化等各类土地利用。然而，我国对于处理后达标的污泥产品土地利用缺乏科学的监测数据指引，引起政府和公众对符合要求的污泥产品土地利用方式的质疑。标准。因此，本研究以北京城市排水集团有限公司承担的国家发改委大兴县森林施肥子项目“污泥资源化种植项目”为研究背景。作为研究示范区，并将以北京为基地。好氧发酵城市生活污泥污泥产品达标后，将开展林地土壤环境跟踪监测研究，为污泥产品土地利用资源开发提供科学依据。

1材料与方法

11研究领域概述

研究区位于北京市大兴区榆发镇和礼县镇平原造林工程林区范围内，选取了3个典型监测样地（图1），总面积约7800亩（1）。。mu≈667m)。城市污水处理设施林地污泥处置》（CJ/T362-2011）标准》46．每年林地污泥施用量不超过30t/hm”，施用次数为1次，施用时间为2017年4月至2017年10月。地块1、地块2土壤类型为风积沙土，地块3为潮水土，沿永定河北岸划分为宽500-800m的施肥林带，前缘为潮沙土。永定河上有宽300-500米的施肥林，并向西北延伸约9公里。

12取样及测定方法

研究区划分为3个典型监测样地，每个典型监测样地又分为3个采样区，共9个采样区。各采样点按照梅花5点采样法采集并现场混合。各点按0-30厘米表土取。采样时间分布：污泥产品施用前采集背景值，监测周期每六个月采样一次。

检测项目包括镉、锌、铅、铬、砷、镍、汞、铜8种重金属。其中，镉、铅的测定采用石墨炉原子吸收分光光度法，铜、锌、铬、镍的测定采用火焰原子吸收分光光度法，砷的测定采用原子荧光法，冷原子吸收分光光度法。

13数据分析方法

131统计分析

采用Excel进行基础数据分析，采用SPASS分析软件进行标准差和显着性分析，单因素方差分析，LSD（L），P<005。

132单因素污染指数法

单因素污染指数法是最常用的评价方法。它以某种污染物的背景值或标准限值作为衡量该污染物累积污染程度的评价指标，式（1）：

式中Pi——土壤中重金属i污染指数；

慈——土壤中重金属i的实测浓度；

Si——土壤重金属i评价标准值。

分别计算各评价因子的污染指数，由表3可得到各重金属的评价结果??。

土壤环境质量执行《农用地土壤污染风险管理控制标准（试行）》（GB15618-2018）土壤环境质量风险筛查值，见表4。

2结果与分析

21示范区土壤本底分析及监测数据追踪

从表5土壤背景值监测结果来看，地块1～地块3各监测点铜、锌、铅、镉、镍、铬、汞、砷均在正常合理范围内，平均值1544mg/kg、516mg/kg、1717mg/kg、014mg/kg、2178mg/kg、5044mg/kg、0043mg/kg、649mg/kg，对应于各种的几何平均值与以往研究中的重金属相比，值为铜187mg/kg、锌7627mg/kg、铅246mg/kg、镉0119mg/kg、镍268mg/kg、铬6075m。/kg，汞02175mg/kg，砷709mg/kg，所有项目指标与研究结果具有可比性，且大部分低于研究结果的几何平均值，这与项目的空间排列有关。样本。。

从表5各时期监测结果对比评价来看，根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管理控制标准（试行）》（GB15618-2018），在土壤pH>75的基础上，背景值。而本研究中痕量水平第一相、第二痕量相、第三痕量相、第四痕量相表土中的8种重金属均低于标准中的风险筛选值（见表4）。标准“61如果土壤中污染物含量等于或小于表中规定的风险筛选值时，农用地土壤污染风险较低，一般可以忽略，表明土壤污泥产品施用前后环境条件良好。

不同采样点之间，土壤背景值与监测值呈现明显的空间差异。地块3中8种重金属的土壤背景值均高于地块1和2。图1和图2中的重金属相似。背景环境的容量会影响进入土壤的重金属含量。进而影响结算。从第一至第四跟踪周期的检测数据来看，不同样地也呈现出与土壤背景值相同的空间格局。这与采样点1、2的空间位置密切相关，采样点位于永定河附近，土壤以沙土为主，农业条件较差。3号地块属于潮土，根据现场勘察显示，在平原造林工程实施前，这里是一片肥沃的土地，农业集约化。这可能与早期人类活动有关。

22土壤重金属变化趋势分析

从污泥产品施用后4个周期的跟踪监测数据来看，8种重金属没有出现一致的变化，除砷和重金属外，其他重金属均在第一期表现出一致的行为。随后在第二阶段下降到大约原始土壤背景值。在第三和第四个随访期间，变化不一致，但小于第一个随访期间。

根据土壤施肥后重金属显着性检验结果，考虑到外源重金属进入土壤的时间较短，迁移转化较延迟，第一个跟踪期是对5种重金属积累影响最显着的时期，铜、锌、铅、铬和汞呈现显着水平，镉、镍和砷的积累不显着。除重金属砷外，第一个跟踪期土壤中各种重金属积累量与背景值相比，铜积累量为353%，锌积累量为531%，铅积累量为300%，镉积累量为116%，镍。累积量为423%，铬累积量为257%，汞累积量为190%，砷累积量为-177%。从富集程度来看，汞>锌>铜>铅>铬，均超出背景值20%以上，其中第一相的微量汞超出背景值近2倍，是环境污染的关键元素。土地利用评估。

延长监测周期，在第一个监测周期出现显着水平的铜、锌、铅、铬四种重金属，在第二至第四个监测周期与背景值相比没有出现显着富集，在第一个监测周期也没有出现显着富集。第二至第三监测期。累计业绩不显着、四个跟踪期累计业绩显着、四个跟踪期和三个跟踪期累计业绩显着。分析表明，污泥产品的应用在一定时期内会对土壤产生累积效应，但随着时间的推移累积效应会在第二、第三、第四跟踪期减弱，因为污泥产品作业不再施肥后，进入土壤的污泥产物量在地下淋滤和植物对金属的大量吸收等条件下，使相对容易迁移的重金属总量减少，剩余的钝化重金属仍留在土壤中。土壤。部分重金属在监测期间再次出现显着累积水平，这可能与大气沉降或人类活动等因素有关。

从富集原因分析可知，污泥产物中也存在富集量较高的重金属元素，其中污泥产物中汞比土壤背景值高113倍，锌为111倍，铜为土壤背景值。125倍。铅为土壤背景值的125倍。是铬的12倍，铬的13倍。仅污泥产物中的砷含量低于土壤背景值。同时每个监测数据值异常高也会影响平均水平。也是由于污泥施用过程中犁耕不均匀以及取样误差造成的。现有研究也通过实验证明了土壤重金属对污水污泥利用的累积效应。当污泥施用量增加时，土壤中重金属元素含量主要呈现增加趋势。

重金属砷在整个监测过程中的表现在第一个跟踪期与其他重金属不一致，在第二个跟踪期增加到背景值的两倍，在第三、第四个跟踪期下降。到第二个跟踪期。从原因分析：第一个跟踪期的下降是由于施肥翻耕后污泥产品砷含量低于土壤背景值，砷首先因稀释而下降，即由于采样原因、检测误差或人为原因。在第二阶段的跟踪中，增加也可能与土壤碱度的变化有关。据研究，土壤中砷含量与土壤pH值呈负相关，随着土壤pH值升高，土壤对砷的吸附量减少，溶解度增大，砷含量降低。该项目第一期施肥导致施肥区碱度和砷含量增加。第二阶段停止施肥和自然淋洗导致土壤碱度降低，土壤砷吸附量增加，砷吸附量增加。砷含量，与引用文献中得出的结论相对应。

23土壤环境质量评价分析

本研究采用单因素污染指数法，选取农用地土壤污染风险筛选值作为计算参考值（见表6），监测样地铜、锌、锌的含量跟踪期内示范区铅、镉、镍、铬、汞、砷8项重金属指标值范围为0～057，均<10。从单因子污染指数法分级标准判断，各采样点重金属含量均未超标，重金属含量在土壤允许范围内，土壤环境质量良好。很好。