| 您的當(dāng)前位置：首頁 - 新聞動態(tài)
- 新聞資訊 - 環(huán)保案例 |
實(shí)地監(jiān)測：污泥資源化利用下林地土壤環(huán)境質(zhì)量評價
|
| 發(fā)布時間：2020.12.19 新聞來源：給水排水 瀏覽次數(shù)： |
導(dǎo)讀：研究選取北京市大興區(qū)污泥產(chǎn)品林地利用示范區(qū)，采用實(shí)地定位跟蹤監(jiān)測方式，并通過單因子污染指數(shù)法，分析研究污泥產(chǎn)品施用對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響情況。研究結(jié)果表明，污泥產(chǎn)品施用前背景值和2年跟蹤監(jiān)測期（每半年一期）表層土（0~30 cm）中監(jiān)測因子均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)險篩選值；土壤背景值存在空間差異性，環(huán)境容量決定污泥產(chǎn)品利用量，污泥產(chǎn)品土地利用前應(yīng)做好場地環(huán)境調(diào)查，評估利用可行性；污泥產(chǎn)品土地利用會有重金屬累積效應(yīng)，但隨著時間遷移，累積效應(yīng)減弱，污泥產(chǎn)品中含量高的重金屬元素，施用過程中累積量也會高，重金屬的累積會影響污泥產(chǎn)品的施用量和施用年限，其中重金屬汞是限制污泥產(chǎn)品土地利用關(guān)鍵元素；通過單因子污染指數(shù)法對研究區(qū)跟蹤期內(nèi)土壤進(jìn)行分析，銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、汞、砷8項(xiàng)重金屬指數(shù)值均＜1.0，評價結(jié)果顯示重金屬含量在土壤環(huán)境允許范圍內(nèi)，土壤環(huán)境質(zhì)量良好。
引言
近年來，隨著水處理行業(yè)的發(fā)展，污泥產(chǎn)量的日益增多，污泥對環(huán)境的影響日益受到行業(yè)重視。污泥是污水處理過程中的固體廢棄物，含有大量的有毒有害、病原微生物等，同時也含有一定的養(yǎng)分和豐富的有機(jī)質(zhì)，若處理妥當(dāng)，既可以緩解環(huán)境壓力，又可以“變廢為寶”。污泥資源化處理途徑主要分為建材利用、燃料利用、土地利用。不同資源化方式，因地制宜，從長遠(yuǎn)來看，污泥經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，開展土地利用是一種生態(tài)的、可持續(xù)的、有潛力的利用方式。并且從國家政策來看，“土十條”、國務(wù)院《土壤污染防治行動計劃》、“十三五”規(guī)劃、《北京市土壤污染防治工作方案》等相關(guān)政府文件也都明確指出鼓勵達(dá)標(biāo)污泥產(chǎn)品開展園林綠化等土地利用。但在國內(nèi)，達(dá)標(biāo)處理后污泥產(chǎn)品開展土地利用因缺乏科學(xué)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)，導(dǎo)致政府、公眾等對達(dá)標(biāo)污泥產(chǎn)品開展土地利用的方式存有疑慮。因此，本研究基于北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司承擔(dān)的國家發(fā)改委《污泥資源化苗圃種植項(xiàng)目》中的林間施肥子項(xiàng)目大興區(qū)作為研究示范區(qū)，將對北京城市生活污泥經(jīng)好氧發(fā)酵后達(dá)標(biāo)污泥產(chǎn)品開展林地間施肥土地利用的土壤環(huán)境進(jìn)行跟蹤監(jiān)測研究，以期為污泥產(chǎn)品的土地利用資源化發(fā)展方式提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)位于北京市大興區(qū)榆垡鎮(zhèn)和禮賢鎮(zhèn)的平原造林工程的林地范圍內(nèi)，選取3處典型監(jiān)測示范地塊（如圖1），共計面積約7 800畝（1畝≈667 m2），所有污泥產(chǎn)品為北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司城市生活污泥經(jīng)好氧發(fā)酵工藝生產(chǎn)，品質(zhì)如表1所示，施肥量按《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）標(biāo)準(zhǔn)中“4.6 林地年施用污泥量累計不應(yīng)超過30 t/hm2”，施用次數(shù)為1次，施用時間為2017年4-10月。土壤類型1、2號地塊為風(fēng)沙土，3號地塊為潮土。風(fēng)沙土沿永定河北岸呈帶狀分布，施肥林地寬度500~800 m，延伸長度約26 km；潮土在永定河一級階地前緣，施肥林地寬度300~500 m，北西向延伸長度約9 km。
1.2 采樣與檢測方法
研究區(qū)共劃分3個典型監(jiān)測示范地塊，每個典型監(jiān)測示范地塊進(jìn)一步分3個采樣區(qū)域，共9個采樣區(qū)。每個采樣點(diǎn)按梅花5點(diǎn)采樣法采集后現(xiàn)場混合，每點(diǎn)按照0~30 cm表層土取樣。采樣時間劃分：背景值在污泥產(chǎn)品施用之前取樣，污泥產(chǎn)品施用后，每半年為一個監(jiān)測周期取樣一次，取樣時間見表2。
檢測項(xiàng)目包括鎘、鋅、鉛、鉻、砷、鎳、汞、銅8種重金屬。其中，鎘和鉛采用石墨爐原子吸收分光度法，銅、鋅、鉻和鎳采用火焰原子吸收分光光度法，砷采用原子熒光法，汞采用冷原子吸收分光光度法。
1.3 數(shù)據(jù)分析方法
1.3.1 統(tǒng)計分析
基本數(shù)據(jù)分析采用Excel，標(biāo)準(zhǔn)差和顯著性分析利用SPASS分析軟件，單因素ANOVA，LSD(L)，P＜0.05。
1.3.2 單因子污染指數(shù)法
單因子污染指數(shù)法是最常用的評價方法，是以土壤中某一污染物的背景值或標(biāo)準(zhǔn)限值作為評價指標(biāo)來衡量污染物的累積污染程度，計算見式（1）：
式中 Pi——土壤中重金屬i的污染指數(shù)；
Ci——土壤中重金屬i的實(shí)際測量濃度；
Si——土壤重金屬i的評價標(biāo)準(zhǔn)值。
分別計算各評價因子的污染指數(shù)后通過表3可得到各重金屬的評價結(jié)果。
土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中的風(fēng)險篩選值，見表4。
2 結(jié)果與分析
2.1 示范區(qū)土壤背景及跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
從表5土壤背景值的監(jiān)測結(jié)果來看，1~3號地塊各監(jiān)測點(diǎn)的銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、汞、砷均在正常合理范圍，平均值分別為15.44 mg/kg、51.6 mg/kg、17.17 mg/kg、0.14 mg/kg、21.78 mg/kg、50.44 mg/kg、0.043 mg/kg、6.49 mg/kg，與前人的研究結(jié)果中各項(xiàng)重金屬的幾何平均值相比，銅18.7 mg/kg、鋅76.27 mg/kg、鉛24.6 mg/kg、鎘0.119 mg/kg、鎳26.8 mg/kg、鉻60.75 mg/kg、汞0.2 175 mg/kg、砷7.09 mg/kg，各項(xiàng)目指標(biāo)均與研究結(jié)果相當(dāng)，且大部分低于研究結(jié)果中的幾何平均值，汞遠(yuǎn)低于研究結(jié)果幾何平均值，這與取樣的空間位置相關(guān)。
從表5各期監(jiān)測結(jié)果對標(biāo)來看，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018），按土壤pH＞7.5來看，本研究中背景值、跟蹤一期、跟蹤二期、跟蹤三期和跟蹤四期表層土中八項(xiàng)重金屬均低于標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)險篩選值（見表4），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“6.1當(dāng)土壤中污染物含量等于或者低于表中規(guī)定的風(fēng)險篩選值時，農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險低，一般情況下可以忽略”，表明污泥產(chǎn)品施用前后土壤環(huán)境狀況均良好。
不同取樣地塊間，土壤背景值及監(jiān)測值均表現(xiàn)出明顯空間差異性。3號地塊的八項(xiàng)重金屬土壤背景值均高于1號、2號地塊，1號和2號地塊各項(xiàng)重金屬相當(dāng)，背景環(huán)境容量大小將影響進(jìn)入土壤的重金屬數(shù)量，進(jìn)而影響污泥產(chǎn)品施用量。從跟蹤一至四期的檢測數(shù)據(jù)來看，在不同地塊間，也表現(xiàn)出與土壤背景值相同的空間規(guī)律。這與取樣的空間位置具有很大相關(guān)性，1號、2號地塊靠近永定河河道，主要是以沙土為主，農(nóng)耕較弱。3號地塊屬于潮土，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，平原造林工程建設(shè)實(shí)施前屬于良田，農(nóng)耕強(qiáng)烈，重金屬含量較其他兩塊監(jiān)測點(diǎn)高，可能與前期人類活動有關(guān)。
2.2 土壤重金屬趨勢分析
從污泥產(chǎn)品施用后4個周期的跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，8項(xiàng)重金屬沒有一致的變化規(guī)律，除砷重金屬以外，其他各項(xiàng)重金屬在施肥跟蹤一期均表現(xiàn)一致，重金屬量先升高，跟蹤二期降低至原土壤背景值水平上下，跟蹤三期和跟蹤四期變化不一致，但均低于跟蹤一期。
根據(jù)重金屬顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，土壤施肥后，由于受到外源重金屬進(jìn)入土壤時間短，遷移轉(zhuǎn)化滯后，跟蹤一期受影響程度最為顯著，銅、鋅、鉛、鉻、汞5種重金屬累積呈顯著水平，鎘、鎳、砷累積不顯著。除重金屬砷以外，跟蹤一期各重金屬在土壤間均有不同程度累積，與背景值相比，銅累積35.3%、鋅累積53.1%、鉛累積30.0%、鎘累積11.6%、鎳?yán)鄯e4.23%、鉻累積25.7%、汞累積190%、砷為-17.7%。從累積程度大小來看，汞＞鋅＞銅＞鉛＞鉻，均超過背景值20%以上，其中，汞跟蹤一期超出背景值接近2倍，為土地利用關(guān)鍵考核元素。
隨著監(jiān)測周期的延長，跟蹤一期表現(xiàn)顯著水平的銅、鋅、鉛、鉻4種重金屬，在跟蹤二期至跟蹤四期與背景值比較表現(xiàn)累積不顯著；汞在跟蹤二期至三期表現(xiàn)累積不顯著，跟蹤四期表現(xiàn)累積顯著，跟蹤四期與跟蹤三期表現(xiàn)顯著水平。分析說明，污泥產(chǎn)品施用后會對土壤在一定周期內(nèi)產(chǎn)生累積效應(yīng)，但隨著時間遷移，累積效應(yīng)減弱，跟蹤二、三、四期由于不再進(jìn)行污泥產(chǎn)品施肥作業(yè)，進(jìn)入土壤中的重金屬在地下淋溶、植物吸收等因素條件下，比較容易遷移的重金屬總量減少，剩余鈍化態(tài)重金屬存留在土壤中。部分重金屬在跟蹤期內(nèi)再次表現(xiàn)累積顯著水平，可能與大氣沉降或人類活動等因素有關(guān)。
從累積原因分析來看，累積量比較大的重金屬元素，污泥產(chǎn)品中的含量也高，其中，污泥產(chǎn)品中汞較土壤背景值高113倍、鋅為11.1倍、銅為12.5倍、鉛為1.2倍、鉻為1.3倍，只有污泥產(chǎn)品中砷比土壤背景值低。同時，各別監(jiān)測數(shù)據(jù)值異常偏高，也會影響平均水平，這與污泥施用過程中翻耕不均勻，取樣會產(chǎn)生誤差也有關(guān)系。已有研究在開展污泥土地利用試驗(yàn)中也表現(xiàn)出土壤重金屬累積效應(yīng)，污泥施用量增加，土壤中的重金屬元素含量基本呈遞增趨勢。
重金屬砷在整個監(jiān)測過程中表現(xiàn)與其它重金屬規(guī)律不一致，跟蹤一期減少，跟蹤二期增高至背景值兩倍，跟蹤三期、四期較跟蹤二期減少。從原因分析來看：跟蹤一期降低是由于污泥產(chǎn)品中砷低于土壤背景值，施肥翻耕后，由于稀釋作用，導(dǎo)致砷先減少，跟蹤二期增高可能由取樣原因?qū)е聶z測誤差或人類活動干擾造成；跟蹤二期升高也可能與土壤堿性變化有關(guān)。根據(jù)研究顯示，砷在土壤中的含量和土壤pH呈負(fù)相關(guān)，土壤pH升高時，土壤中砷的吸附減少，溶解度增大，砷含量降低。本項(xiàng)目一期施肥造成施肥區(qū)堿性增加，砷含量降低，二期停止施肥加上自然淋溶導(dǎo)致土壤堿性降低，土壤中砷吸附增加，砷含量增加，與引用文獻(xiàn)中的結(jié)論一致。
2.3 土壤環(huán)境質(zhì)量評價分析
本研究采用單因子污染指數(shù)法，選用農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值（pH＞7.5）為基準(zhǔn)值進(jìn)行計算，從計算結(jié)果（見表6）來看，示范區(qū)監(jiān)測地塊跟蹤期內(nèi)銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、汞、砷8項(xiàng)重金屬指數(shù)值在0~0.57，均＜1.0。從單因子污染指數(shù)法分級標(biāo)準(zhǔn)來看，各取樣點(diǎn)重金屬未超標(biāo)，重金屬含量在土壤允許范圍內(nèi)，土壤環(huán)境質(zhì)量良好。
3 結(jié)論
（1）根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018），按土壤pH＞7.5來看，本研究中背景值、跟蹤一期、跟蹤二期、跟蹤三期和跟蹤四期表層土中監(jiān)測因子均低于標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)險篩選值。
（2）土壤背景值存在空間差異性，環(huán)境容量決定污泥產(chǎn)品利用量，污泥產(chǎn)品土地利用前應(yīng)做好場地環(huán)境調(diào)查，評估利用可行性。
（3）本研究顯示污泥產(chǎn)品施用后土地會在一定周期內(nèi)表現(xiàn)重金屬累積效應(yīng)，但隨著時間遷移，累積效應(yīng)減弱，污泥產(chǎn)品中含量高的重金屬元素，施用過程中累積量也會高，重金屬的累積會影響污泥產(chǎn)品的施用量和施用年限。本研究中顯示，重金屬汞是污泥產(chǎn)品土地利用關(guān)鍵元素。
（4）本研究利用單因子污染指數(shù)法，選用農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值（pH＞7.5）為基準(zhǔn)值進(jìn)行計算，示范區(qū)監(jiān)測地塊內(nèi)銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、汞、砷8項(xiàng)重金屬指數(shù)值均＜1.0，評價結(jié)果顯示重金屬含量在土壤環(huán)境允許范圍內(nèi)，土壤環(huán)境質(zhì)量良好。
本研究是基于一次林地污泥產(chǎn)品施用后開展的長期定位監(jiān)測研究，重點(diǎn)關(guān)注施肥后對土壤重金屬的影響情況，而污泥產(chǎn)品林地施肥環(huán)境評價是一項(xiàng)綜合技術(shù)，可能存在一定的局限性，還應(yīng)在后續(xù)研究中重點(diǎn)關(guān)注連年施肥對土壤狀況的影響以及施肥后對地下水環(huán)境、林木生長狀況的影響，以期為達(dá)標(biāo)污泥產(chǎn)品林地資源化利用提供更全面的科研支撐。
|
|
|
| |
|
|
 |
|
 |
設(shè)為首頁 | 收藏本站 | 隱私與安全 | 聯(lián)系我們
主辦單位：甘肅省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會
聯(lián)系方式：(0931)8649676 (0931)8786263 郵箱：gshbcyxh@126.com
通訊地址：甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)甘南路171號（蘭海商貿(mào)城院內(nèi)） |
|
|
|
