淋洗后污泥对蔬菜种子生长及土壤化学性质的影响

摘要

本文以武汉城市污水处理厂的2个脱水污泥样品(SA、SB)为研究对象，经过皂角菅和柠檬酸联合淋洗后，分析污泥中有机质和营养元素(N、P、K)及重金属(Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr)的变化;研究淋洗前后污泥以不同比例(5％、10％、20％、50％)添加到土壤中对萝卜、小白菜、生菜种子的发芽率、发芽指数、根伸长的影响，以及对小白菜植株生长的影响。并探讨添加污泥的土壤种植小白菜前后其营养元素、酶活性（脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶）、重金属及其形态的变化;通过土壤肥力指数(IFI)来分析施用污泥后土壤的肥力水平，运用地积累指数(Igeo)评价重金属的污染程度，为污泥的合理农用提供科学的理论依据。主要研究结果如下:
　　淋洗后污泥中的有机质、氮磷钾均有不同程度的下降，其中以磷的变化幅度最大，与原污泥相比，淋洗污泥中全磷减少63.0％-68.0％，速效磷减少80.0％-84.4％。钾的变化不大。污泥淋洗后Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr含量均降低，其中对Cu的去除效果较好，可达30％以上，对Ni的去除效果较差，两种污泥均低于20％。两种污泥SA、SB中的重金属去除效果各不相同，SA中重金属去除率大小为Zn＞Cd＞Cu＞Cr＞Ni＞Pb;SB中重金属去除大小为Cu＞Pb＞Cd＞Cr＞Zn＞Ni。
　　随污泥添加量（5％-50％）的增加，萝卜、小白菜、生菜种子的发芽率降低。污泥添加量为5％时，三种蔬菜种子的发芽率高于对照(CK);污泥添加量为50％时，萝卜种子的发芽率低于50％。淋洗后污泥对种子的毒害作用减小，淋洗污泥添加量为50％时，三种蔬菜的发芽率均在90％以上。
　　淋洗污泥即使在高添加量(50％)下对种子发芽指数有良好的影响，萝卜种子在淋洗污泥添加量为50％时的发芽指数可达29.55，是未淋洗污泥处理的3倍。污泥对三种蔬菜种子发芽指数的影响从大到小为:萝卜＞生菜＞小白菜。污泥对根长的影响要远大于发芽率和发芽指数，其中对小白菜根长的不良影响最为显著，污泥添加量为5％时，小白菜的根伸长抑制率已达40％。与未淋洗污泥相比，添加淋洗污泥后，三种蔬菜的根伸长抑制率增大。
　　添加污泥后，土壤中的有机质、碱解N、速效磷、速效K均显著增加，与未淋洗污泥相比，添加淋洗后污泥的土壤中各养分较低，但仍远高于CK。种植小白菜后各养分含量降低。添加污泥增加了土壤中Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr的含量，其中Cd含量变化较大，最大的增幅为48.3％。而添加淋洗后污泥的土壤中各重金属含量多数在我国土壤标准限值内。污泥添加量为2％的处理中，小白菜体内的Ni、Cr含量超过我国的蔬菜重金属含量标准，而添加淋洗后污泥的小白菜中各重金属含量均未超标，且富集系数＜1。与未淋洗污泥相比，添加淋洗后污泥的土壤中各重金属的形态变化不大，多为可还原态减少、残渣态增加。
　　添加污泥增加了土壤中脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性，但磷酸酶的活性有所降低。污泥对脲酶活性的影响最大，添加5％SB污泥处理的土壤中脲酶活性可达CK的6.4倍。与未淋洗污泥相比，添加淋洗污泥的各处理土壤中，四种酶活性均降低。
　　添加污泥后，土壤中的各养分增加，土壤肥力从贫瘠（IFI为0.32）上升到一般-肥沃水平（IFI为1.16-1.66）。未淋洗污泥中的重金属含量较高，其中Cd的地积累指数最大，属于极严重污染水平;淋洗后污泥中的重金属地积累指数降低。淋洗污泥添加量为2％的处理中，六种重金属的地积累指数均小于0，为无污染水平;淋洗污泥添加量为5％处理的Cd与Cu的Igeo值大于0，但相对风险较低。

目录

论文说明

声明

摘要

1．前言

1．1 污泥中的养分

1．2 污泥中的重金属

1．3 污泥重金属去除技术

1．4 污泥利用对植物生长的影响

1．4．1 对植物种子发芽及生长的影响

1．4．2 对植物中重金属含量的影响

1．5 污泥利用对土壤的影响

1．5．1 对土壤物理性质的影响

1．5．2 对土壤化学性质的影响

1．5．3 对土壤中酶的影响

1．6 研究目的及内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

1．6．3 技术路线

2．材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 试剂

2．1．2 供试材料

2．2 试验方法

2．2．1 污泥淋洗制备

2．2．2 种子发芽实验

2．2．3 小白菜盆栽实验

2．2．4 土壤与植物样品的采集

2．3 测定项目与方法

2．3．1 养分与重金属分析

2．3．2 盆栽土中的重金属形态分级(BCR)

2．3．3 盆栽土中的酶活性

2．4 评价方法

2．4．1 重金属富集系数

2．4．2 土壤综合肥力系数—内梅罗指数法

2．4．3 地积累指数

3．结果与分析

3．1 淋洗前后污泥的养分与重金属的变化

3．1．1 养分

3．1．2 重金属

3．2 淋洗前后污泥对种子发芽的影响

3．2．1 发芽率

3．2．2 发芽指数

3．2．3 根伸长抑制率

3．3 淋洗前后污泥对小白菜的影响

3．3．1 小白菜的长势

3．3．2 小白菜中的重金属含量

3．4 淋洗前后污泥对土壤的影响

3．4．1 盆栽土中养分的变化

3．4．2 盆栽小白菜前后土壤中重金属含量的变化

3．4．3 盆栽前后土壤中重金属的形态分级

3．4．4 盆栽前后土壤中酶活性的变化

3．4．5 土壤酶活性与重金属的关系

3．5 淋洗污泥的农用价值和污染风险评价

4．讨论

4．1 污泥对种子的影响

4．2 污泥对土壤的影响

5．结论

研究展望

参考文献

硕士阶段发表的论文

致谢