城市污泥黄土改性后重金属形态的转化及其生物效应

城市污泥含有重金属、持久性有机污染物（POPs）、病原菌、抗生素与内分泌干扰素等四大类有毒有害物质。巨大排量的城市污泥的安全处置与资源化利用已成为我国环境友好型社会建设亟待解决的关键科技问题之一。本项目针对城市污泥中重金属污染物，用黄土区丰富的黄土作为改性材料对其进行改性，通过实验系统地研究城市污泥经黄土改性后污泥中主要重金属物质（Cd、Pb、Cu、Zn）的行为规律，揭示不同黄土配比改性下污泥中重金属物质形态转化的响应关系，明晰黄土区城市污泥土地资源化利用中重金属低剂量长期累积的生物效应，界定规避土壤重金属污染的城市污泥土地资源化利用量，研发适合于黄土区的城市污泥土地资源化利用的重金属污染控制技术，为黄土区城市污泥土地资源化利用中重金属污染控制管理规范的制定提供理论与技术支撑。

项目背景及意义：随着城市化的迅速发展，城市污泥产生量迅猛增加，污泥重金属物质问题愈发突出，如何安全有效处理处置城市污泥，已成为我国环境友好型社会建设亟需解决的关键科技问题之一。重金属对生物安全的危害程度取决于其存在形态和在土壤环境中的存在总量，且影响其形态和总量的环境指标因自然区域不同而差异显著，故致使污泥土地利用过程中重金属的生物效应不同。因此，因地制宜，针对性地研究黄土区城市污泥土地利用过程中重金属形态的转化规律及其生物效应的需求十分迫切。.项目可为黄土区城市污泥土地资源化利用中重金属污染控制管理规范的制定提供理论与技术支撑。.主要研究内容：针对黄土改性后城市污泥中的重金属物质（Cd、Pb、Cu、Zn），通过实验，探讨了重金属吸附、解吸的剂量效应和界定浓度，明晰了黄土改性污泥中重金属存在形态、响应关系、及土壤-植物系统重金属迁移规律。.重要成果和关键数据 .(1)Cd胁迫下城市污泥经黄土改性后重金属形态转化的响应规律.堆肥污泥中氮素易向下迁移外，有机质，磷等绝大部分滞留耕作层；随着外源Cd添加浓度的增加，土壤可交换态和碳酸盐结合态Cd比例系数持续增加，而有机态与残渣态则持续减小，Cd活性增强。.(2) 不同黄土配比改性后污泥中重金属吸附解吸变化及影响因子分析.不同黄土配比改性生污泥、熟污泥对Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附量分别随平衡浓度的增加而增大，Freundlich型方程是描述Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附的最佳模型；Cd2+解吸率规律与吸附规律相反，解吸量与吸附量正相关；Pb2+的解吸率随熟污泥配比的增加而先增后减，25mg/L为界定浓度；Cu2+的吸附量随着铜添加浓度增加而增加，在浓度100mg/L出现增速拐点，解吸率的趋势反之；生污泥对Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附量小于熟污泥，而解吸率略高于熟污泥。.(3) 黄土区污泥资源化利用中土壤植物系统重金属迁移规律研究.盆栽实验发现，Cd胁迫剂量效应体现为“低促高抑”，植物各部位Cd含量随土壤Cd处理水平的升高而增加，富集能力随土壤Cd胁迫水平的升高而先增后减；土壤Cd的可交换态和碳酸盐结合态对小麦各部位吸收Cd有最大贡献量。.(4) 黄土区污泥堆肥过程重金属形态变化规律.外源重金属胁迫污泥堆肥试验中，Pb，Cu，Zn响应速率快，Cd，Ni较慢，堆肥过程利于重金属向稳定态转化。