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  当前位置>污泥处置专题>污泥中重金属元素对土壤的污染(三)
 

(5)前言
污水处理过程中,70%~90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。重金属也是污泥的主要污染物之一。

一些重金属元素主要来源于工业排放的废水,如镉、铬;一些重金属来源于家庭生活的管道系统,如铜、锌等。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素,因此必须用污泥烘干机对污泥进行干化处理。同时因为污泥农用后,重金属将积累于地表层。另外重金属一般溶解度很小,性质较稳定,难去除,所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。

统计结果说明,我国城市重金属污染主要以Zn和Cu为主,其他重金属含量较低。我国城市大量使用镀锌管道是生活污水污泥中Zn含量较高的原因之一。一些城市的生活污水与工业污水混合|污泥烘干机|处理,导致Cr(皮革业污水)、Cd(电镀污水)、Pb(冶炼污水)、Hg(塑料行业污水)的含量较高。

农用污泥中重金属的具体危害
由于重金属在土壤中是不可降解的,所以污泥作为肥料施用时,污泥中所含重金属大部分积存于耕作层中,重金属水溶性部分将随水进入植物的器官和细胞,并危害植物。重金属毒性作用的轻重程度与重金属的种类和浓度、土壤性质、pH值、污泥及土壤的有机物质、铁、锰的含量及植物种类有关。各种重金属的毒性作用是相当复杂的,主要毒性作用可简述如下。

·盐:高含量盐的污泥会干扰植物的渗透过程,导致植物叶子干枯,所以对植物的生长是不利的。
·铝和铁:污水处理厂污泥中铝和铁的含量是较大的,一般情况下对植物影响不大。但是在酸性土壤(pH<5.5)中,铝和铁则会对植物产生副作用。
·铅:铅主要影响植物的光合作用。由于土壤对铅有良好的吸附性,所以植物对铅的吸收较少。但当土壤中铅含量较高时,植物根部的铅含量也随之增加,相比较植物地面以上部分的铅含量较小。
·镉:镉不仅会影响植物的产量,而且也会因食用被镉污染的植物而对人体和动物的健康造成危害,这是和铅的不同之处。特别是在酸性土壤中,植物对镉的吸收特别强。据不同的土壤性质,当土壤中的镉含量在1.7~80mg/kg时,植物减产25%以上。镉对稻谷的影响最为明显,当土壤中的镉含量略有增加,稻谷中的含量会迅速增加。日本规定,糙米中镉含量超过0.4mg/kg时为施行监察地区,糙米中镉含量超过1mg/kg时,为镉污染米,不能食用。有研究表明,镉在植物中的积累与土壤中的锌和镉的比值有关,当锌/镉比值超过200时,植物中镉积累就不会到危险程度。
·铜:铜是植物生长的必要元素,但浓度过高,特别是在酸性土壤中及土壤的有机质含量较低时就会产生毒性作用。铜主要富集在植物的次根部,当含量超过20~200mg/kg时就会导致植物绝产。铜在土壤中过量存在不仅会影响微生物的活动,也能够促使二价铁氧化为三价铁,使得植物因不能吸收足够的水溶性二价铁而造成植物性缺铁。另外含铜量较高的植物用作饲料时,对反刍动物尤为有害。
·铬:有研究表明,微量的铬对植物的生长是有刺激作用的,特别是对光合作用和叶绿素的形成。此外,微量的三价铬对豆科植物的根块是有益的。三价铬对植物的毒性作用目前尚不清楚,相反六价铬的毒性则是非常高的,铬也是致癌物质。当土壤中缺少铁和铅,同时土壤中铬含量又较高(酸性土壤中超过500mg/kg,个性土壤中超过1000mg/kg),就会明显发生对植物的毒性作用。
·汞:虽然汞的化合物由于高吸附性而易与土壤中的有机物结合,植物从土壤中的摄取量相对较小,但研究表明,土土壤中汞的含量超过50mg/kg时就会对植物的生长产生不良影响,超过1000mg/kg时就会导致植物死亡。
·镍:对于大部分植物而言,镍在酸性土壤中都是有毒性的。镍在植物中的含量超过50mg/kg时,会造成减产。由于镍在某些土壤中本身含量就很高,所以对污水处理厂污泥中的镍含量应用严格的要求。
·锌:土壤中锌的含量较高对植物是有害的,超过200mg/kg时就会造成减产,导致植物中锌的含量过高。锌对植物的毒性作用同样也与其在土壤中的化合物形式有关。
同一种重金属,其化学形态和化合价不同时,毒性也不相同。难溶化合物,如硫化物、氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐因溶解度低,而毒性低于易溶解化合物的毒性。六价铬、两价锰、亚硝酸盐等的毒性分别高于三价铬、四价锰、硝酸盐的毒性数倍到十倍。
土壤的pH值与氧化还原状态对重金属毒性作用的发挥影响是很大的,如锰、镉、铬、铅、锌、铜、镍等重金属阳离子的溶解度在酸性土壤中最高,在碱性土壤中最小。土壤中的腐殖质等有机物可因螯合或吸附作用固定重金属。有机物质也铜、镍、铅、锌、锰、汞等重金属阳离子有较高的结合力,对砷、铂、硒等阴离子也有固定作用。所以污泥用作腐殖质多的土壤时,重金属的毒性要小一些,也说明污泥中的腐殖质不仅可以改善土壤结构,同时对重金属也有固定作用。(全文完)

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