給水污泥作為栽培基質對土壤環境的影響

李芳 何懷光

摘 要：利用給水污泥與兩種不同性質土壤按不同配比混合作為基質種植盆栽植物，研究給水污泥作為栽培基質對土壤環境的影響。結果表明，施加一定量的給水污泥能夠促進植物的生長，增加植物對基質中的有機質、氮、磷等的吸收，對土壤環境的改善效果明顯。

關鍵詞：給水污泥；有機質；土壤養分；重金屬

我國自來水廠眾多，其排放的給水污泥量大，這些污泥如果處置不當就會對環境造成污染。因此，給水廠污泥的處置已成為環境污染防治領域的突出問題和面臨的緊迫任務[1]。目前，給水污泥的處置方式主要是填埋[2～4]，這樣不僅占用大量田地，且污泥得不到資源化利用，更為重要的是可能造成對江河水資源及地下水的污染。近年來，有學者提出了給水污泥用于燒制成磚[5～8]的研究，在試驗上取得了較好的成果，但還未進入產業化推廣階段，能夠處理的污泥量非常有限。園林綠化、花卉生產等行業對種植土需求量巨大，大量種植土一般取自山地和農田，對農田生態系統破壞嚴重。給水廠污泥具有土壤的一般特性[9]，其用于花卉栽培基質不僅可改善土壤的理化性質，讓植物汲取生長所需養分，提高花卉的觀賞性[10]，還可避免有害物質通過食物鏈進入人體，又解決了花卉栽培基質來源不足的問題[1]。因此，研究給水污泥用于花卉栽培，不但能解決給水污泥處置難的問題，還能為花卉種植提供大量的種植土。本研究通過植物栽培試驗，探討給水污泥作為栽培基質對土壤環境的影響，為給水污泥土地利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

給水污泥取自長沙市某自來水廠，基本性質見表1。試驗采用兩種不同的土壤：草地土（取自長沙市某高校草地）、菜地土（取自長沙市郊菜地），基本性質分別見表1。

表1 給水污泥和試驗土壤的基本性質

注： TN-總氮，AN-速效氮，TP-總磷，AP-速效磷。

1.2 試驗設計

本研究采用盆栽試驗，選用口徑為14.5cm，高度為10cm的塑料花盆，每盆盛土約1.8kg。試驗共設置兩組：（1）A組：給水污泥+草地土+粉煤灰；（2）B組：給水污泥+菜地土+粉煤灰，具體混配方案見表2。試驗共設置10個處理，每個處理做3個平行樣。

1.3 分析方法

基質樣品中的有機質采用重鉻酸鉀容量法[11]；氮采用半微量凱氏法[11]；磷采用酸溶光度法[11]。

2 結果與討論

2.1 對生物量的影響

植物于3月播種，約一個月后，選取長勢一致的植株移栽于花盆中，每盆移栽1株，早晚澆灌、定期松土通氣。11月份收獲植株，測定其鮮重（將收獲的植株用清水洗凈、晾干后所得的質量），各處理中植物鮮重見圖1。

從圖1可以看出，添加了給水污泥的基質中的植物明顯比對照組植物的生長情況好，由此可知，給水污泥的添加能促進植物的生長，且給水污泥添加量為50%～75%時，植物生長最好。

2.2 對基質有機質含量的影響

種植植物前后基質的有機質含量見圖2。

由圖2可知，各處理種植植物后有機質含量比種植前有所減少，減少程度各有差異，減幅最大的是純污泥的處理（A1、B1），減幅最小是不含污泥的對照處理。有機質含量的減少是由于部分被植物吸收利用，在一定范圍內，植物吸收利用的有機質越多，越有利于植物的生長發育。對照組處理基質有機質含量較少，可被植物吸收利用的也較少，因此種植后有機質的減幅較小，而含給水污泥的處理基質有機質含量較多，可被植物吸收利用的也較多，因此種植后有機質的減幅較大。

2.3 對基質養分的影響

2.3.1 對TN、AN的影響

種植植物前后基質中的TN、AN、TP、AN含量見圖3、圖4。

由圖3、圖4可知，種植前后各處理中的TN、AN隨著給水污泥施加比例的增加，均有一定程度的增加。與種植前相比，種植后各處理AN減少的量均比對照組減少的量大，這與基質中生長的植株氮濃度高有直接關系。因此，給水污泥的施加不僅可以明顯增加土壤TN、AN的量，而且有利于植物對AN的吸收。

2.3.2 對TP、AP的影響

種植植物前后基質中的TP、AP含量見圖5、圖6。

由圖5、圖6可知，種植植物前后A組處理中TP、AP均隨著給水污泥施加比例的增加有一定程度的增加。但B組的TP、AP變化規律與之相反，這與B組土壤來自菜地，本身磷含量高有關。種植植株后，兩組處理中的AP均有增加，說明土壤微生物活化的難溶性無機磷轉化成AP的量大于植物吸收的量。A組、B組處理中分別以A1（100%給水污泥）、 B3（50%給水污泥）處理的AP增量最大，這與A、B組混合土壤的基本性質不同有關。

2.4 對基質重金屬含量的影響

種植植物前后基質中重金屬含量見表3。

從表3可知，種植前重金屬Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg含量均隨給水污泥添加比例的增加而增加。種植后，由于植物對重金屬的吸收，基質中的重金屬含量絕大部分都下降了，但變化幅度不大，不會對植物的生長造成危害。

3 結束語

盆栽試驗的研究表明：給水污泥的添加能促進植物的生長，添加量為50%～75%時對植物生長的促進作用最顯著。同時，給水污泥具有一定的植物所需營養元素，其與供試土壤混合不僅可以提高栽培基質中的有機質、TN、AN的量，還能明顯促進植物對有機質、氮、磷等的吸收，對土壤環境有明顯改善作用。

參考文獻

[1]黃慶，林小明，柯玉詩，等.污泥農用對藥用植物紫花茉莉品質和環境的影響[J].農業環境科學學報，2007，26（1）：193-196.

[2]趙愛華，秦峰.自來水廠污泥的表征及垃圾覆蓋土可行性研究[J].環境衛生工程，2004，12（4）：227-229.

[3] 陳紹偉，吳志超，等.自來水廠污泥作填埋場覆蓋材料的試驗研究[J].環境污染治理技術與設備，2002，3（1）：3-26.

[4]EPA， ASCE， AWWA. Management of Water Treatment Plant Residuals[M].Washington DC：EPA，1996.

[5]G.R.Xu，J.L.Zou. Ceramsite obtained from water and wastewater sludge and its characteristics affected by （Fe2O3+CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）[J].Water Research，2009（43）：2885-2893.

[6]任伯幟，田勝海.城市給水廠給水污泥用于燒制粉煤灰-粘土磚的試驗[J].城市環境與城市生態，2003，16（5）：13-15.

[7]巴如虎，劉園園，陶其育，等.水廠脫水污泥制作免燒磚的試驗研究[J].供水技術，2008，2（2）：33-34

[8]朱斌，王海亮，陸在宏.給水廠脫水污泥燒結陶粒試驗[J].給水排水，2005，31（2）：35-36.

[9]趙由才.實用環境工程手冊-固體廢物控制與資源化[M].北京：化學工業出版社，2002.

[10]謝敏，李芳，等.凈水廠污泥對盆栽植物高羊茅和萬壽菊的生長影響研究[J].給水排水，2013.

[11]南京農學院.土壤農化分析[M].北京農業出版社，1981.

作者簡介：李芳（1986，8-），女，碩士學位，工程師，就職于湖南水利水電職業技術學院，講師，主要從事給水排水工程方面教學和科研工作。