城市污泥土地利用的淋溶風險探析

徐成斌，董興，黃野，田丹，孫學凱

(1.遼寧大學 環(huán)境學院，遼寧 沈陽 110036；2.沈陽大學 信息工程學院，遼寧 沈陽 110044；3.中國科學院 沈陽應用生態(tài)研究所 大青溝沙地生態(tài)實驗站，遼寧 沈陽 110016)

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城市污泥土地利用的淋溶風險探析

徐成斌1，董興1，黃野1，田丹2，孫學凱3

(1.遼寧大學 環(huán)境學院，遼寧 沈陽 110036；2.沈陽大學 信息工程學院，遼寧 沈陽 110044；3.中國科學院 沈陽應用生態(tài)研究所 大青溝沙地生態(tài)實驗站，遼寧 沈陽 110016)

科學合理地處置城市污泥業(yè)已成為中國當前亟待解決的重要環(huán)境問題.剩余污泥土地利用是一種最具發(fā)展?jié)摿Φ奶幹梅绞剑俏勰嘀泻卸喾N重金屬、有機污染物、養(yǎng)分元素等，土地利用后能否產(chǎn)生淋溶風險，是否對土壤、地下水甚至人體健康產(chǎn)生危害存在較大爭議.為此，本文對污泥土地利用后重金屬、有機污染物以及養(yǎng)分的淋溶風險進行了論述，并對污泥土地利用的未來發(fā)展方向進行了展望.

城市污泥；淋溶；土地利用；環(huán)境風險

隨著中國城市化的迅速發(fā)展，污水處理廠不斷修建，中國城市污水處理廠剩余污泥的產(chǎn)量日益增加[1].據(jù)中國水網(wǎng)/中國固廢網(wǎng)研究院發(fā)布的《中國污泥處理處置市場分析報告(2013版)》可知，近些年，中國的污泥產(chǎn)生量大幅提升，目前城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥(含水率80%)產(chǎn)生量已超過3×107t/a.剩余污泥是污水 處理過程中產(chǎn)生的沉淀物，含有各種有機污染物、重金屬、病原微生物、無機顆粒等，在剩余污泥的處置過程中如不能有效去除各種污染物質(zhì)就會造成二次污染[2].因此，污泥有效利用和安全處置是經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中的一個重要部分[3].現(xiàn)階段，國內(nèi)外對污泥的處理方式主要有土地利用、建材利用、焚燒、填埋、污泥干化與消化等[4].由于城市污泥中富含氮、磷等養(yǎng)分以及多種有機質(zhì)，將城市污泥施入土壤可以改善土壤的理化性狀[5].Tejada等[6]研究施用污泥的土壤發(fā)現(xiàn)，土壤孔隙度增加，土壤表面板結(jié)和地表徑流減少.Cheng等[7]研究認為，施用污泥可增加土壤陽離子交換量，增強土壤團聚體的穩(wěn)定性和保水保肥能力.Kimberley等[8]研究結(jié)果表明，施用適量污泥會顯著促進松樹生長，施用5年后松樹的最大枝條直徑較未施用污泥的最大枝條直徑大1 cm.另有研究表明，向沙質(zhì)土壤中施入污泥，可提高草本植物的生物量[9].因此，對城市污泥的資源化利用業(yè)已成為環(huán)境科學、生態(tài)學等諸多領域的重要研究熱點[10].

城市剩余污泥在長期施用或過量施用時，往往會對土壤及地下水產(chǎn)生一定風險，因此污泥土地利用已經(jīng)引起廣大學者們的高度重視.研究表明，施用污泥中含有一定量的重金屬，會在土壤中產(chǎn)生一定的累積，造成環(huán)境污染[11]，并能直接或間接途徑進入食物鏈，對人體健康產(chǎn)生危害.城市污泥中含有多種有機污染物，在環(huán)境中具有生物累積效應以及放大效應，由于有機污染物具有“三致”作用，長期累積對人體有毒害作用[12].此外，長期施用污泥或者過量施用污泥時，土壤中的氮、磷等無機物質(zhì)會有淋溶風險，進而導致地下水富營養(yǎng)化的加速，嚴重的將會導致地下水的污染[13].因此，探討污泥土地利用的淋溶風險對中國城市剩余污泥的合理處置與資源化利用具有重要的指導意義.

1 污泥土地利用后重金屬的淋溶風險

城市污水處理廠污泥中含有多種重金屬成分，根據(jù)污水來源和污水處理方式工藝的不同，污泥中的重金屬種類及含量也略有不同.一般情況下，污泥中主要含有的重金屬有Pb、Cd、Cu、Zn、Hg、Cr、Ni、As等[14-15]，其中Cu和Cr的含量高于Pb、As和Cd的含量[16].目前有關施用污泥后重金屬淋溶風險的研究中Pb、Cu、Cd、Zn、Cr受到較多關注，但由于污泥中重金屬在土壤中的遷移與污泥中重金屬的組成、土壤的性質(zhì)以及施用污泥方式等因素相關，因此對施用污泥后重金屬的遷移淋溶的研究結(jié)果不盡相同[17].黃麗榮等[18]研究發(fā)現(xiàn)，施用污泥量的增加使土壤有效態(tài)的重金屬Zn、Cu、Cd、Pb的含量隨之增加，但土壤中不同重金屬含量增加的幅度不同.王新等[19]向草坪草施用污水處理廠污泥，研究結(jié)果表明，土壤中重金屬的含量增加，土壤Cd、Pb、Cu、Zn質(zhì)量分數(shù)分別在0.2～0.5、25～50、27～42、25～43 mg/kg內(nèi)波動變化，并且隨著施入污泥量的增加，每種重金屬含量都會有不同程度的提高.Sukreeyapongse等[20]通過對污泥施用的研究，發(fā)現(xiàn)污泥施用后會促進土壤中Cd、Cu和Pb的釋放量，并且隨著pH值的下降會提高重金屬的釋放速率，各重金屬釋放速率表現(xiàn)為Cd>Pb>Cu.而傅華等[21]的研究表明，當污泥施用量控制在4.0～8.0 t/hm2時，黑麥草地表層土壤(0～20 cm)中Cu、Zn和Fe的含量升高，而其余重金屬元素的含量與對照組無明顯差異，并未對土壤造成污染.付新梅等[22]模擬土柱淋溶實驗，結(jié)果表明，Cu元素在污泥施入后含量明顯升高，特別是在pH4.5的酸性條件下，Cu元素會向下遷移，由此可見Cu對土壤及地下水的污染風險.Madrid等[23]則認為，重金屬元素在污泥中比例很大，但由于土壤對重金屬具有一定的固定能力，因此施用污泥對重金屬遷移方面不會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害.Fonseca等[24]研究了幾種重金屬在壤質(zhì)砂土中不同的吸附能力，得出Cu≈Zn>Cd>Pb>Cr.由此可見，施用適量城市污泥后，短期內(nèi)重金屬淋溶的風險較小，長期使用或者在酸雨多發(fā)的地區(qū)應考慮重金屬對生態(tài)環(huán)境的危害.

2 污泥土地利用后有機污染物的淋溶風險

多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)和有機氯農(nóng)藥(OCPs)是幾種常見的持久性有機污染物[25].在城市污泥中，以上有機污染物均可以普遍檢測到[26]，其質(zhì)量分數(shù)一般達到ng/kg甚至mg/kg(污泥干重)級別[27-28].Cai等[29]對中國9個城市11個污水處理廠取得的污泥進行研究分析，共檢測到44種半揮發(fā)性有機組分，在這些有機污染物中PAHs是含量最多的有機污染物，PAHs干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在1.4～7.9 mg/kg.在污泥施入土壤后可能會引起土壤中殘留有機污染物通過淋溶至地下水中，進而產(chǎn)生影響和危害.

長期以來，人們普遍認為PAHs等這類有機污染物疏水性強、水溶性低，其活性與遷移能力十分微弱[30]，但是，這類有機污染物的有機碳-水分配系數(shù)高，可被土壤有機質(zhì)強烈吸附，特別是土壤和污泥中的溶解性有機質(zhì)能夠通過吸附、分配、氫鍵、共價鍵、電荷轉(zhuǎn)移、范德華力等多種方式與有機污染物結(jié)合，如結(jié)構(gòu)復雜的富里酸(fulvic acid,FA)與胡敏酸(humic acid,HA)，它們的疏水部分是與疏水性有機污染物結(jié)合的主要部位，進而導致有機污染物在環(huán)境中更大范圍遷移和擴散[31].目前，許多學者探討溶解性有機碳對有機污染物遷移轉(zhuǎn)化等環(huán)境行為的影響，以及有機污染物在環(huán)境中最終歸宿的問題[32-34].近來有研究表明，土壤中PAHs與溶解性有機碳有相似的淋出規(guī)律[35].Yu等[36]研究發(fā)現(xiàn)，腐殖酸溶液可顯著提高PAHs的遷移性.韋婧等[37]通過室內(nèi)土柱淋溶實驗探討溶解性富里酸對土壤中多環(huán)芳烴遷移的影響，結(jié)果表明，富里酸提取的溶解性有機質(zhì)在土壤中具有較強的遷移能力，在溶解性有機質(zhì)持續(xù)淋溶條件下，菲、芘以及苯并[a]芘在淋出液中的濃度明顯提高，并有少量二苯并[a，h]蒽淋出，溶解性有機質(zhì)可作為載體提高 PAHs在土壤中的遷移性，進而增加PAHs這類有機污染物向深層土壤和地下水遷移的可能性.可見，在施用城市污泥后，土壤和污泥中所含的PAHs等持久性有機物會在可溶性有機物的作用下產(chǎn)生遷移，具有一定淋溶風險.Oleszczuk和Baran[38]通過研究發(fā)現(xiàn)施污泥后的植物中2～3環(huán)芳香烴含量明顯增加，但其含量對于人體健康暫不能產(chǎn)生影響.趙毅等[39]采用RBCA(risk based corrective action)模型對有機氯農(nóng)藥污染場地進行了風險評估，結(jié)果表明，土壤表層有機污染物的濃度最大，隨著土層加深，濃度逐漸減小，應重點考慮有機污染物遷移至地下水的風險．這一評價分析為城市剩余污泥的土地利用可行性提供重要參考.

3 污泥土地利用后養(yǎng)分的淋溶風險

城市污泥中富含各種氮、磷等養(yǎng)分，土地利用后可對土壤理化性質(zhì)加以改善.一般情況下，污泥土地利用后土壤中氮、磷等養(yǎng)分的含量會顯著提高[40].城市污泥中含有大量可被植物吸收的速效氮、速效磷，有研究表明，土壤中速效氮、磷、鉀等養(yǎng)分的含量會隨污泥施用量的增加而提高，其效應可以持續(xù)較長的時間[41].此外，污泥中的有機氮、有機磷可在施入土壤后進行礦化，進而能夠保持較長時間的肥效，對土壤培肥具有良好的作用[42].但是，污泥施用過量或長期施用時，土壤中氮、磷等養(yǎng)分會大量累積并存在流失風險，以及對地表水、地下水產(chǎn)生危害，因此，城市污泥中養(yǎng)分的淋溶問題也備受關注.

Kidd等[43]探究了長期(10年)施用污泥的土壤及滲漏液中的磷含量，發(fā)現(xiàn)施污泥土壤中水溶性磷濃度比未施污泥的濃度高出8倍以上.李霞等[44]研究發(fā)現(xiàn)在施用污泥后的土壤中，磷在0～20 cm內(nèi)變化明顯，這與表層土壤對于磷的容納能力有一定關系，并且磷在土壤中遷移性較弱，在40 cm以下土壤中磷含量與施用污泥前無明顯差異.由此可見，施用城市污泥后磷素污染的潛在環(huán)境風險較小.而對于另外一種重要養(yǎng)分氮素來說，特別是以硝態(tài)氮形態(tài)存在的氮素，由于其難以被土壤顆粒吸附，存在淋溶的風險較大.Oladeji等[45]研究了礦區(qū)修復場地長期施用污泥對地下水中氮含量的影響，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮有淋溶現(xiàn)象，并且地下水中硝態(tài)氮含量增加.Correa等[46]對使用污泥修復的土壤中硝態(tài)氮的淋失風險進行研究，指出當施用污泥量在(0.5～8.0)×103kg/hm2時，地下水中硝態(tài)氮存在的風險較低.張亞欣等[47]研究了科爾沁沙質(zhì)草地氮素添加對硝態(tài)氮淋溶的影響，結(jié)果表明，在氮添加處理條件下，土壤層次為20 cm 和40 cm處的淋溶量分別是對照的1.96和1.39倍，氮添加能夠促進土壤中的硝態(tài)氮向深層次淋溶，具有增加硝態(tài)氮向地下水淋失的風險.此外，氮磷的淋失與降雨量、土壤的結(jié)構(gòu)及其類型、污泥類型和施用量等因素相關[48-49]，因此，污泥土地利用的方式、污泥的施入量等諸多問題還需要深入研究和探討.

4 展望

城市污泥中含有多種能夠促進植物生長的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，同時也包含可改善土壤性質(zhì)和生物學特性的多種有機質(zhì)及腐殖質(zhì)，有較高的土地利用價值，因此，國內(nèi)外許多學者將城市污泥作為土壤改良劑應用于退化的土壤，以增加土壤有機質(zhì)含量和提高土壤肥力，城市污泥不僅得到資源化利用，而且在改良土壤方面也發(fā)揮著重要作用.但是，城市污泥中含有的重金屬、病原體和有機污染物等有害物質(zhì)，可能會淋溶到地下水，進而對生態(tài)環(huán)境與人類健康造成潛在危害，目前已經(jīng)成為城市污泥在土地利用方面的一個嚴重弊端.因此，需要在以下幾個方面做出努力：1)選擇適合用于剩余污泥土地利用的土壤或生態(tài)系統(tǒng)，如中國北方地區(qū)的樟子松人工林、草地等退化沙地生態(tài)系統(tǒng)，不僅可為貧瘠的沙質(zhì)土壤提供營養(yǎng)源和能源，而且能夠降低城市污泥中有毒有害物質(zhì)帶來的食物鏈風險，提高城市污泥資源化利用率；2)摸索污泥土地利用的施入方式，針對污泥的施用量、施入時間、污泥與其他物料的配比等方向開展研究，科學合理地進行污泥有效利用，降低其環(huán)境風險；3)分析污泥土地利用后有機污染物、重金屬等的遷移規(guī)律，綜合評價施用污泥的環(huán)境風險，為城市污泥資源化利用的可行性論證提供科學依據(jù).

[1] 白莉萍,伏亞萍.城市污泥應用于陸地生態(tài)系統(tǒng)研究進展[J].生態(tài)學報,2009,29:416-426.DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2009.01.050. BAI L P,FU Y P.Research progress of the application of urban sewage sludge to terrestrial ecosystems[J].Acta Ecologica Sinica,2009,29:416-426.DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2009.01.050.

[2] 李瓊,華珞,徐興華,等.城市污泥農(nóng)用的環(huán)境效應及控制標準的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2011,19:468-476.DOI:10.3724/SP.J.1011.2011.00468. LI Q,HUA L,XU X H,et al.A review on environmental effects and control criteria of biosolid agricultural application[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2011,19:468-476.DOI:10.3724/SP.J.1011.2011.00468.

[3] 劉峰,萬新南,陳希偉.淺談中國城市污泥的處置[J].環(huán)境科學與管理,2009,34:116-119.DOI:10.3969/j.issn.1673-1212.2009.08.033. LIU F,WAN X N,CHEN X W.On the disposal of sewage sludge[J].Environmental Science and Management,2009,34:116-119.DOI:10.3969/j.issn.1673-1212.2009.08.033.

[4] 楊廣萍,萬敏,郭宏龍.城市污水處理中污泥處理的可持續(xù)性分析[J].環(huán)境科學導刊,2016,35:32-35.DOI:10.3969/j.issn.1673-9655.2016.02.007. YANG G P,WAN M,GUO H L.Sustainability analysis of urban sewage sludge treatment[J].Environmental Science Survey,2016,35:32-35.DOI:10.3969/j.issn.1673-9655.2016.02.007.

[5] LI Q,GUO X Y,XU X H,et al.Phytoavailability of copper,zinc and cadmium in sewage sludge-amended calcareous soils[J].Pedosphere,2012,22:254-262.DOI:10.1016/S1002-0160(12)60012-5.

[6] TEJADA M,GONZALEZ J L.Influence of organic amendments on soil structure and soil loss under simulated rain[J].Soil and Tillage Research,2007,93:197-205.DOI:10.1016/j.still.2006.04.002.

[7] CHENG H F,XU W P,LIU J L,et al.Application of composted sewage sludge (CSS) as a soil amendment for turfgrass growth[J].Ecological Engineering,2007,29:96-104.DOI:10.1016/j.ecoleng.2006.08.005.

[8] KIMBERLEY M O,WANG H L,WILKS P J,et al.Economic analysis of growth response from a pine plantation forest applied with biosolids[J].Forest Ecology and Management,2004,189:345-351.DOI:10.1016/j.foreco.2003.09.003.

[9] MATA-GONZáLEZ R,SOSEBEE R E,WAN C G.Shoot and root biomass of desert grasses as affected by biosolids application[J].Journal of Arid Environments,2002,50:477-488.DOI:10.1006/jare.2001.0897.

[10] 安順樂,楊義飛.淺談我國剩余污泥處理處置的研究進展[J].能源環(huán)境保護,2013,27:14-18.DOI:10.3969/j.issn.1006-8759.2013.02.004. AN S L,YANG Y F.Progress of surplus sludge treatment and disposal in China[J].Energy Environmental Protection,2013,27:14-18.DOI:10.3969/j.issn.1006-8759.2013.02.004.

[11] DUAN N N,DONG B,WU B,et al.High-solid anaerobic digestion of sewage sludge under mesophilic conditions:feasibility study[J].Bioresource Technology,2012,104:150-156.DOI:10.1016/j.biortech.2011.10.090.

[12] 余杰,陳同斌,高定,等.中國城市污泥土地利用關注的典型有機污染物[J].生態(tài)學雜志,2011,30:2365-2369.DOI:10.13292/j.1000-4890.2011.0310. YU J,CHEN T B,GAO D,et al.Typical organic contaminants in China urban sewage sludge for land application[J].Chinese Journal of Ecology,2011,30:2365-2369.DOI:10.13292/j.1000-4890.2011.0310.

[13] 劉強,陳玲,邱家洲,等.污泥堆肥對園林植物生長及重金屬積累的影響[J].同濟大學學報(自然科學版),2010,38:870-875.DOI:10.3969/j.issn.0253-374x.2010.06.016. LIU Q,CHEN L,QIU J Z,et al.Effects of sewage sludge compost on growth and heavy metal accumulation in horticultural plants[J].Journal of Tongji University (Natural Science),2010,38:870-875.DOI:10.3969/j.issn.0253-374x.2010.06.016.

[14] BRAMRYD T.Long-term effects of sewage sludge application on the heavy metal concentrations in acid pine (PinussylvestrisL.) forests in a climatic gradient in Sweden[J].Forest Ecology and Management,2013,289:434-444.DOI:10.1016/j.foreco.2012.08.045.

[15] BIANCHINI A,BONFIGLIOLI L,PELLEGRINI M,et al.Sewage sludge drying process integration with a waste-to-energy power plant[J].Waste Management,2015,42:159-165.DOI:10.1016/j.wasman.2015.04.020.

[16] 盧振蘭,劉銳敏,白莉萍,等.施用城市污泥對土壤生態(tài)系統(tǒng)影響的研究進展[J].生態(tài)環(huán)境學報,2012,21:172-179.DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2012.01.030. LU Z L,LIU R M,BAI L P,et al.Review on the effects of municipal sewage sludge application on soil ecosystem properties[J].Ecology and Enviromental Sciences,2012,21:172-179.DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2012.01.030.

[17] 姚金玲,王海燕,于云江,等.城市污水處理廠污泥重金屬污染狀況及特征[J].環(huán)境科學研究,2010,23:696-702.DOI:10.13198/j.res.2010.06.33.yaojl.007. YAO J L,WANG H Y,YU Y J,et al.Pollution status and characteristics of heavy metals in sewage sludge from municipal waste water treatment plants[J].Research of Environmental Sciences,2010,23:696-702.DOI:10.13198/j.res.2010.06.33.yaojl.007.

[18] 黃麗榮,李雪,唐鳳德,等.污泥對樟子松生物量及其重金屬積累和土壤重金屬有效性的影響[J].環(huán)境科學學報,2010,30:2450-2456.DOI:10.13671/j.hjkxxb.2010.12.020. HUANG L R,LI X,TANG F D,et al.Effect of municipal sewage sludge on the biomass and heavy metal accumulation of Mongolian pine (Pinussylvestrisvar.mongolica) and heavy metal availability in the soil[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2010,30:2450-2456.DOI:10.13671/j.hjkxxb.2010.12.020.

[19] 王新,周啟星,陳濤,等.污泥土地利用對草坪草及土壤的影響[J].環(huán)境科學,2003,24:50-53.DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2003.02.010. WANG X,ZHOU Q X,CHEN T,et al.Effects of land utilization of sewage sludge on grass and soils[J].Environmental Science,2003,24:50-53.DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2003.02.010.

[20] SUKREEYAPONGSE O,HOLME P E,STROBEL B W,et al.pH-dependent release of cadmium,copper,and lead from natural and sludge-amended soils[J].Journal of Environmental Quality,2002,31:1901-1909.DOI:10.2134/jeq2002.1901.

[21] 傅華,王玉梅,周志宇,等.施用污泥對黑麥草草坪綠地土壤理化性質(zhì)和重金屬元素含量的影響[J].草業(yè)學報,2003,12:82-86.DOI:10.3321/j.issn:1004-5759.2003.02.014. FU H,WANG Y M,ZHOU Z Y,et al.Effects of applying sewage sludge on soil physico-chemical characters and content of heavy metal elements in Lolium perenne lawn[J].Acta Prataculturae Sinica,2003,12:82-86.DOI:10.3321/j.issn:1004-5759.2003.02.014.

[22] 付新梅,俞珊,李云飛,等.污泥土地利用中重金屬銅在土壤中的遷移行為[J].環(huán)境科學與管理,2010,35:18-21.DOI:10.3969/j.issn.1673-1212.2010.12.005. FU X M,YU S,LI Y F,et al.Study on the migration of copper in sewage sludge amended soil[J].Environmental Science and Management,2010,35:18-21.DOI:10.3969/j.issn.1673-1212.2010.12.005.

[23] MADRID F,FLORIDO M C.Effects of the presence of a composted biosolid on the metal immobilizing action of an urban soil[J].Journal of Hazardous Materials,2010,176:792-798.DOI:10.1016/j.jhazmat.2009.11.104.

[24] FONSECA B,FIGUEIREDO H,RODRIGUES J,et al.Mobility of Cr,Pb,Cd,Cu and Zn in a loamy sand soil:A comparative study[J].Geoderma,2011,164:232-237.DOI:10.1016/j.geoderma.2011.06.016.

[25] 莫測輝,蔡全英,吳啟堂,等.城市污泥中有機污染物的研究進展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2001,20:273-276.DOI:10.3321/j.issn:1672-2043.2001.04.026. MO C H,CAI Q Y,WU Q T,et al.Research advances on organic pollutants in municipal sludge[J].Agro-environmental Protection,2001,20:273-276.DOI:10.3321/j.issn:1672-2043.2001.04.026.

[26] BUSETTI F,HEITZ A,CUOMO M,et al.Determination of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous and solid samples from an Italian wastewater treatment plant[J].Journal of Chromatography A,2006,1102:104-115.DOI:10.1016/j.chroma.2005.10.013.

[27] CLARKE B O,PORTER N A,MARRIOTT P J,et al.Investigating the levels and trends of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyl in sewage sludge[J].Environment International,2010,36:323-329.DOI:10.1016/j.envint.2010.01.004.

[28] LIU C,LI K,YU L Q,et al.POPs and their ecological risk in sewage sludge of waste water treatment plants in Beijing,China[J].Stochastic Environmental Research and Risk Assessment,2013,27:1575-1584.DOI:10.1007/s00477-013-0693-2.

[29] CAI Q Y,MO C H,WU Q T,et al.Quantitative determination of organic priority pollutants in the composts of sewagesludge with rice straw by gas chromatography coupled with mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2007,1143:207-214.DOI:10.1016/j.chroma.2007.01.007.

[30] K?GEL-KNABNER I,TOTSCHE K,RABER B,et al.Desorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from soil in the presence of dissolved organic matter:Effect of solution composition and aging[J].Journal of Environmental Quality,2000,29:906-916.DOI:10.2134/jeq2000.00472425002900030029x.

[31] GRANT S,MORTIMER M,STEVENSON G,et al.Facilitated transport of dioxins in soil following unintentional release of pesticide surfactant formulations[J].Environmental Science and Technology,2011,45:406-411.DOI:10.1021/es102254x.

[32] DING Q,WU H L,XU Y,et al.Impact of low molecular weight organic acids and dissolved organic matter on sorption and mobility of isoproturon in two soils[J].Journal of Hazardous Materials,2011,190:823-832.DOI:10.1016/j.jhazmat.2011.04.003.

[33] SONIA R C M,HERRERO-HERNNDEZ E,ORDAX J M,et al.Adsorption of pesticides by sewage sludge,grape marc,spent mushroom substrate and by amended soils[J].International Journal of Environmental Analytical Chemistry,2012,92:933-948.DOI:10.1080/03067319.2011.609933.

[35] DE JONGE L W,MOLDRUP P,DE JONGE H,et al.Sorption and leaching of short-term-aged PAHs in eight European soils:Link to physicochemical properties and leaching of dissolved organic carbon[J].Soil Science,2008,173:13-24.DOI:10.1097/ss.0b013e31815aea32.

[36] YU H,HUANG G H,AN C J,et al.Combined effects of DOM extracted from site soil/compost and biosurfactant on the sorption and desorption of PAHs in a soil-water system[J].Journal of Hazardous Materials,2011,190:883-890.DOI:10.1016/j.jhazmat.2011.04.026.

[37] 韋婧,宋靜,黃玉娟,等.溶解性富里酸對土壤中多環(huán)芳烴遷移的影響[J].土壤學報,2013,50:230-236.DOI:10.11766/trxb201205200184. WEI J,SONG J,HUANG Y J,et al.Effect of dissolvable fulvic acid on transport of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil[J].Acta Pedologica Sinica,2013,50:230-236.DOI:10.11766/trxb201205200184.

[38] OLESZCZUK P,BARAN S.Polycyclic aromatic hydrocarbons content in shoots and leaves of willow (Salixviminalis) cultivated on the sewage sludge-amended soil[J].Water Air and Soil Pollution,2005,168:91-111.DOI:10.1007/s11270-005-0884-7.

[39] 趙毅,臧振遠,申坤,等.有機氯農(nóng)藥污染場地的健康風險評價[J].河北大學學報(自然科學版),2012,32:33-41.DOI:10.3969/j.issn.1000-1565.2012.01.008. ZHAO Y,ZANG Z Y,SHEN K,et al.Health risk assessment on the site contaminated by organochlorine pesticides[J].Journal of Hebei University (Natural Science Edition),2012,32:33-41.DOI:10.3969/j.issn.1000-1565.2012.01.008.

[40] 辛濤,白莉萍,宋金洪,等.施用城市污泥對楊樹土壤化學特性及金屬含量的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報,2010,19(11):2722-2727.DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2010.11.036. XIN T,BAI L P,SONG J H,et al.Effects of municipal sewage sludge applications on chemical properties and metal contents in poplar soil[J].Ecology and Environmental Sciences,2010,19(11):2722-2727.DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2010.11.036.

[41] 胡學峰,卜玉山.施用城市生活污泥對土壤肥力長期效應的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2009,37:50-53.DOI:10.3969/j.issn.1002-2481.2009.06.014. HU X F,BU Y S.The long-term effects of sewage sludge to two types of soil fertility[J].Journal of Shanxi Agricultural Sciences,2009,37:50-53.DOI:10.3969/j.issn.1002-2481.2009.06.014.

[42] 李夢紅,黃現(xiàn)民,諸葛玉平.污泥農(nóng)用對土壤理化性質(zhì)及作物產(chǎn)量的影響[J].水土保持通報,2009,29:95-98.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2009.06.025. LI M H,HUANG X M,ZHUGE Y P.Effects of agricultural utilization of sewage sludge on soil physical and chemical properties and crop output[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2009,29:95-98.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2009.06.025.

[43] KIDD P S,DOMNGUEZ-RODRGUEZ M J,DEZ J,et al.Bioavailability and plant accumulation of heavy metals and phosphorus in agricultural soils amended by long-term application of sewage sludge[J].Chemosphere,2007,66:1458-1467.DOI:10.1016/j.chemosphere.2006.09.007.

[44] 李霞,李法云,榮湘民,等.城市污泥改良沙地土壤過程中氮磷的淋溶特征與風險分析[J].水土保持學報,2013,27:93-97.DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2013.04.008. LI X,LI F Y,RONG X M,et al.Risk and leaching characteristics of nitrogen and phosphorus in sandy soil amended with sewage sludge[J].Journal of Soil and Water Conservation,2013,27:93-97.DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2013.04.008.

[45] OLADEJI O O,TIAN G L,COX A E,et al.Effect of long-term application of biosolids for mine land reclamation on groundwater chemistry:nutrients and other selected qualities [J].Journal of Environmental Quality,2013,42:94-102.DOI:10.2134/jeq2012.0179.

[46] CORREA R S,WHITE R E,WEATHERLEY A J.Risk of nitrate leaching from two soils amended with biosolids[J].Water Resources,2006,33:453-462.DOI:10.1134/S0097807806040117.

[47] 張亞欣,范志平,閆加亮,等.氮添加對沙質(zhì)草地氨揮發(fā)及硝態(tài)氮淋溶的影響[J].生態(tài)學雜志,2011,30:1969-1974.DOI:10.13292/j.1000-4890.2011.0329. ZHANG Y X,FAN Z P,YAN J L,et al.Effects of nitrogen addition on ammonia volatilization and nitrate leaching of a sandy grassland[J].Chinese Journal of Ecology,2011,30:1969-1974.DOI:10.13292/j.1000-4890.2011.0329.

[48] ESTELLER M V,MARTNEZ-VALDéS H,GARRIDO S,et al.Nitrate and phosphate leaching in a Phaeozem soil treated with biosolids,composted biosolids and inorganic fertilizers[J].Waste Management,2009,29:1936-1944.DOI:10.1016/ j.wasman.2008.12.025.

(責任編輯：趙藏賞)

A review on leaching risk of land application of urban sewage sludge

XU Chengbin1,DONG Xing1,HUANG Ye1,TIAN Dan2,SUN Xuekai3

(1.College of Environmental Science,Liaoning University,Shenyang 110036,China;2.College of Information Engineering,Shenyang University,Shenyang 110044,China;3.Daqinggou Ecological Station,Institute of Applied Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China)

In our country,dealing with sewage sludge scientifically and reasonably has become an important and urgent environmental problem.Land application of urban sewage sludge is the most promising way of the disposal.However,sludge contains a variety of heavy metals,organic contaminants and nutrients.It remains unclear whether these pollutants in the sludge may leach into soil and groundwater,and cause harm to human health.In this paper,the risk of heavy metals,organic contaminants and nutrients after the sludge land use were reviewed.The problems in the future development about land application of urban sewage sludge were pointed out.

urban sludge;leaching;land application;environmental risk

10.3969/j.issn.1000-1565.2017.01.012

2016-06-30

國家自然科學基金資助項目(41401262)；國家“十二五”科技重大專項子課題(2012ZX07202003-05)；遼寧省教育廳一般項目(L2015202);2016年遼寧省級本科教改立項項目；遼寧省博士科研啟動基金計劃項目(201501131)

徐成斌(1980—)，男，遼寧大連人，遼寧大學副教授，主要從事環(huán)境污染與防治、環(huán)境工程研究.E-mail:xuchengbin80@163.com

孫學凱(1980—)，男，遼寧沈陽人，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所工程師，主要從事碳氮養(yǎng)分循環(huán)、植被生態(tài)恢復與環(huán)境污染控制的研究.E-mail:sunxuekai@iae.ac.cn

X53;X705

A

1000-1565(2017)01-0080-06