中國城市污泥應用對作物產量、品質和土壤質量的影響

丁洪，余居華，鄭祥洲，張玉樹，鐘云峰

1. 福建省農業科學院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2. 泉州市洋嶼土壤科技有限公司，福建 泉州 362800

目前，中國農田土壤質量越變越差，一是有機質減少，二是有些元素越來越缺乏，三是土壤板結，四是鹽堿化，而有機質肥源短缺是面臨的很大問題（張輝等，2020）。雖然中國已啟用了耕地休耕等方式（周彬等，2021），但是按德國植物營養學家李比希的“歸還學說”理論還是顯得不夠和不足，仍有一些元素會缺乏。到 2020年中國城市建設有4500多座污水處理廠，污泥產量會突破6000萬噸（含水率 80%），這是一個龐大的資源（戴曉虎，2012）。污泥的有機質、氮磷鉀、中微量元素等元素比較豐富（盧振蘭等，2012），資源化利用能改善土壤質地，對土壤生態環境有所裨益，如能再循環利用這些營養物質，則能解決土壤質量變差的問題。現在世界各國的主要污泥處置方式大多數是農業利用，這是符合可持續發展戰略，被認為是最有前景的污泥處理處置方式，歐美等先進國家農業利用率占污泥總量的一半以上（丘錦榮等，2009）。中國人均耕地面積很有限，如果沒有先進的科學施肥指導使用污泥必然會造成污染土壤，這也許是禁止污泥施入土壤的根本原因之一；像加拿大這樣的國家也只是利用部分的土地用作污泥處理，而其他部分則施用綠肥（Vasseur et al.，1999）。當前，污泥應用在國內外都有研究，但各國的條件不一。中國在污泥肥料方面已經開展了一些研究，有污泥單獨使用、污泥堆肥、污泥有機-無機肥、污泥生物有機肥等各種處理方式，并在多種作物上施用，在作物的產量、品質和土壤質量上都取得了一些結果。本文對各試驗研究結果進行梳理和總結，旨在為城市污泥利用提供理論與實踐依據。

1 污泥在農作物上的應用

1.1 水稻

水稻是中國最主要的糧食作物。在常規施肥的基礎上增施3750—97500 kg·hm?2的污泥有機肥，秧苗表現出根系發育良好，生長健壯，產量可增4.8%—11.9%（丁文等，2006；王立志，2012）。施污泥量為 22.5 t·hm?2和 45 t·hm?2時，水稻生物量與對照相比分別增加了11.5%和11.8%，施用過多并不增產（王新等，2002）。當污泥用量達 45 t·hm?2或1%以上時，水稻出苗率比對照低 13.7%，原因是鹽分對作物造成危害或重金屬污染所致（喬艷等，1998；王新等，2002）。施用適量的污泥，糙米中Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn含量均未超過國家食品衛生標準允許范圍。污泥中的重金屬不會對農產品品質、土壤和地下水產生不良影響（王新等，2002；丁文等，2006）。但在水稻上進行的試驗還不多，也缺乏連續多年的試驗結果，這有待于進一步研究。

1.2 旱地作物的應用

1.2.1 麥類

在旱地麥類作物上施用污泥、污泥有機肥和污泥復混肥，結果在產量、品質上表現出良好作用。在小麥上，施用污泥的種苗在萌發、長勢及其他生理生化指標有一定提高，明顯地促進土壤中速效養分的積累（王樂等，2016），增產效果和土壤培肥明顯優于化肥（陳同斌等，2002）。王虹等（1998）用褐土、潮土、棕壤、砂姜黑土四類土壤，在田間大面積應用，小麥增產 5.4%—12.5%，平均增產10.1%。污泥施用量為9000 kg·hm?2和復種綠肥還田情況下，可以改善小麥生物性狀，增加籽粒產量和生物產量，而且處理中產量表現出最好（黃濤等，2015）。在一年內，施入污泥為56.3 t·hm?2基肥，可以緩慢而持續不斷的地提供養分供用；而化肥的養分釋放速度快、強度高，這樣形成互補，使小麥增產達到極顯著水平（李夢紅等，2009）。但這顯然比黃濤等（2015）的施肥量要高得多。在沙質土壤上，施用污泥復混肥除增產率為7.6%—20.2%外，還具有改良土壤效果。施用復混肥可以控制污泥過多而引起重金屬在土壤中的累積及在糧食作物中的富集現象（李海英等，2006）。

與小麥相同，施用污泥對大麥生長影響較大，與對照相比，分蘗期、拔節期和抽穗期的株高分別高86%、l17%和29.7%，增產l72%—272%；施用污泥-羽扇豆混合堆肥增產 236%—292%（周東興等，2009）。然而，在大麥上還少見報道。

1.2.2 玉米

玉米也是三大主糧之一。研究表明，施用污泥7.5—30 t·hm?2對玉米個體生長有促進作用，產量增加，品質改善，比不施污泥處理增產4.4%—13.6%（張翔等，2006）。施用 18.7—75.0 t·hm?2時，不同污泥增產效果達到極顯著水平（李夢紅等，2009）。玉米施用消化污泥、污泥堆肥與污泥肥料均比對照分別顯著增產32.5%、24.6%、41.9%；施消化污泥和污泥堆肥與施用化肥處理相比，產量分別減少4.0%和 9.8%，但施用污泥肥料卻又增加了 2.8%（黃雅曦等，2010）。通過污泥不同的施用方式（溝施、撒施、表土下20 cm施用）和不同施用量（30、90、200 t·hm?2）對玉米生長和品質的影響表明，施用適量的30 t·hm?2污泥量，其農藝性狀和籽粒蛋白質含量均顯著高于對照；在表土下20 cm整體上較其他兩種施用方式有更高的出苗率和籽粒產量。過量的污泥則導致產量和品質降低（占婷婷等，2019）。另外，在不同土壤上，污泥、污泥復合肥均表現出明顯的增產效應，籽粒產量較對照增加 11.0—26.9 g·pot?1和 10.3—14.1 g·pot?1，達到顯著水平。籽粒產量按草甸土—白漿土—輕堿土順序遞減（姜城等，1996），而且籽粒中重金屬含量均未超過國家相關標準（姜城等，1996；占婷婷等，2019）。施用不同量的生活污泥后，與小麥一樣，玉米籽粒中主要是Pb的單項污染指數大于l，污染較嚴重（李夢紅，2010）。但重金屬Pb在極個別試驗中有超標現象，因為通過施用污泥試驗前后沒有表現出重金屬元素對作物的污染（張翔等，2006）。

1.2.3 薯類

薯類也稱為第四大主糧作物。大田試驗表明，施用污泥有機-無機復混肥對馬鈴薯各項農藝性狀指標有所改善，如植株生長健壯，莖稈堅實，葉片增厚，抗病力增強。施肥量為1200 kg·hm?2時，馬鈴薯產量最高，較空白對照和施用無機肥料分別增產25.4%和17.6%（朱春來，2009）。研究還表明，所有的處理中施用6000 kg·hm?2污泥有機肥+化肥處理馬鈴薯產量最高，比化肥處理增產19.7%，增產顯著。而且一級薯提高17%，淀粉、維生素C和干物質含量分別提高0.9%、2.4 mg·l00 g?1和1.5%，馬鈴薯中硝酸鹽、亞硝酸鹽和還原糖含量分別降低35.8 mg·kg?1、0.7 mg·kg?1和 0.1%。施用污泥有機肥的馬鈴薯薯塊中 Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn含量均在國家食品衛生標準范圍內（丁文等，2005）。然而，有關甘薯的研究還較少。

1.2.4 油菜

在油菜上，適宜的污泥用量甚至比施用化肥更能促進油菜對 N、P、K的吸收，有效提高營養元素的利用效率（王強等，2008）。油菜的發芽率、株高、根重和生物量均被提高，而且提高產量和品質的幅度高于施用化學復混肥。但是，過量的污泥對油菜產量的促進作用則明顯降低（戎婷婷等，2007；王強等，2008；李焱等，2018）。一些研究者認為，在盆栽條件下污泥肥用量為100 g·pot?1最合適，當用量超過一定范圍時增產效果不明顯，或明顯降低油菜根量和產量（康少杰等，2011；劉善江等，2011；邵蕾等，2013）。適宜的污泥用量比常規施肥處理產量增加10.1%—55.3%（李東潔等，2013）；施用 1500 kg·hm?2污泥有機-無機復混肥春油菜產量最好，比對照增產24.1%（朱春來，2009）。施用量在栽培基質的80%—100%時油菜無法生長；在10%—40%時，生長良好。土壤重金屬含量隨污泥施用量增加而增加，當施用量為20%以下時，油菜的重金屬含量是安全的。由此說明，合理施用污泥不會造成油菜重金屬的污染（李明等，2008）。

油菜硝酸鹽含量隨污泥肥用量的增加而減少，而且比化肥更能促進油菜地上部植株硝酸鹽含量降低，可溶性糖、還原型Vc等品質有所提高或沒有影響，硝酸鹽和重金屬含量均在蔬菜食用安全標準范圍內（康少杰等，2011；李東潔等，2013）。但是，重金屬風險評價結果表明，當污泥含量低于20%時，土壤處于清潔狀態，3%為污泥的最佳添加量（李明等，2008；李焱等，2018）。對于油菜籽含油量和生化品質的研究少有報道。

1.2.5 豆類

豆科是固氮作物。污泥（干污泥、污泥有機肥、生物污泥肥）能提高土壤速效氮磷鉀養分供應水平和大豆吸收量，促進其固氮，其產量為施用污泥生物肥>污泥有機肥>干污泥。曬干、粉碎后生活污泥直接作為肥料能使大豆明顯增產；如果與米糠、豬糞等進行堆肥處理生產有機肥，肥效則更好；在有機肥基礎上再接種混合菌劑，又能進一步提高肥效和大豆產量（林代炎等，2007）。污泥堆肥不同施用 量 增 產 率 表 現 為 24 t·hm?2>18 t·hm?2>30 t·hm?2>12 t·hm?2>6 t·hm?2>CK 中，大豆最大產量增產率為12.6%（李淑芹等，2014）。施入不同堆肥對鹽堿土上大豆生長有利，施用比例為 5%污泥堆肥時長勢最佳，作物籽粒中重金屬含量在國家食品衛生標準范圍內（朱琳瑩等，2012）。

污泥有機-無機復混肥施用對蠶豆同樣有效。施用后蠶豆各項農藝性狀指標均有所提高，與對照相比，增產率達到了9.1%—17.9%（朱春來，2011）。

在田間花生上，施用污泥 7.5—30 t·hm?2提高了植株氮、磷含量，提高了單株飽果數和百果重，產量隨著污泥用量的增加而增加，比對照處理增加6.3%—15.8%，且品質得以改善。同時，重金屬含量與不施污泥處理沒有明顯差異（張翔等，2006）。但這僅是一季試驗的結果，連續多年施用污泥產品是否會導致土壤和作物重金屬含量提高還有待進一步驗證。

1.3 蔬菜作物

1.3.1 施用污泥對種子發芽率和根生長的影響

施用污泥對水澆地作物的效果因污泥類型不同而有所差異，有的污泥在種子發芽時就對作物產生不利影響，有的則不會。污泥在小白菜、生菜、萵筍種子發芽的初期就對其有一定的抑制作用（陳秋麗等，2013）；不同生活污泥的施用量對青菜、黃瓜種子的發芽及幼苗有暫時性抑制作用，并隨著用量的增加，抑制作用也越明顯。但在適量施用時，能促進青菜的生長（嚴中琪等，2012）。污泥施用量較小時，油麥菜發芽率隨污泥施用量增加有所提高。當施用量為6 g·kg?1時發芽率達到93%，明顯大于對照處理的75%；超過9 g·kg?1時，不同處理的發芽率均低于對照，并隨污泥施用量增大，發芽率降低；30 g·kg?1時，發芽率僅為 13%（易秀等，2013）。然而，施用污泥會對小白菜、蘿卜的種子有促進其發芽率的研究報道（王全文等，2013）。在污泥堆肥處理下，莧菜種子發芽幾乎沒有受影響，所有處理的莧菜種子均有較高的發芽率（陳博儒等，2019）。這也許由于污泥堆肥的鹽分含量偏高，尤以 Na+和Cl?濃度較高，對番茄、甜椒和黃瓜植物產生明顯的鹽害作用，導致植物的生長受阻（黃雅曦等，2005；蔡紅等，2009）。所以，不同作物種子在污泥處理下發芽率是不同的。

1.3.2 施用污泥對作物生長、品質與重金屬積累的影響

作物生長和重金屬積累是蔬菜兩大問題，施用一定量的污泥對絕大數蔬菜都有良好的效果。袁檬等（2016）報道，經脫水、高溫堆肥處理的污泥，施用在小白菜上隨著其比例增加（2%—12%時）產量顯著增加；任欣欣等（2014）也認為，適量的污泥添加小白菜產量也增加。生物干化污泥有機肥作為基肥能有效促進大白菜的生長，提高株高、葉球直徑和單株重量（朱敏聰等，2018）。施1%、5%、10%發酵污泥時，隨著污泥量增加產量也增加，增加其單球（株）重（吳文強等，2011）。菠菜和瓢兒菜在不同污泥混合比例配比為12%時，產量增加（子瑾等，2018）。生菜、菜花和萵苣在施用污泥復合肥時也有明顯的增產作用，其增產效果相當于或略高于等養分的化肥和等氮量商品復合肥（金燕等，2002）。另外，污泥對蘿卜、油麥菜也有增產作用（唐俊等，2007；易秀等，2013）。當污泥堆肥施用量>25%時，干質量產量卻呈下降趨勢，這可能是由于較高的污泥施用量會使土壤的鹽度升高（黃雅曦等，2005）。生物干化污泥有機肥能降低大白菜硝酸鹽含量，提高粗纖維和Vc含量，從而提升大白菜品質（朱敏聰等，2018）。當污泥比例達 3%時，蘿卜中亞硝酸鹽含量超標15%（唐俊等，2007）。

蔬菜體內特別是葉菜類中是否積累重金屬又是一大難題。雖然小白菜Cu、Zn、As、Hg 4種重金屬含量均呈增加趨勢，但小白菜重金屬含量均未超過國家蔬菜質量控制標準（GB 2762—2005）（任欣欣等，2014）。并且重金屬含量在《農產品安全質量無公害蔬菜安全要求》范圍內（朱敏聰等，2018）。吳文強等（2011）試驗表明，隨著發酵污泥施用量的增加，土壤和蔬菜的重金屬含量也隨之增加，但均未超過《土壤環境質量標準》和《食品中污染物限量》國家標準限定的重金屬含量。蔬菜可食部分中Cu、Zn和Cd的含量雖未超標，但Pb含量超過國家標準（金燕等，2002）。

在盆栽下，生菜和蘿卜中污泥施用量為土壤干質量的1%時，Zn、Cd、Cr、Cu、Pb重金屬含量均符合國家食品衛生標準；為3%時，Cd含量在生菜中超標達20%（唐俊等，2007）。在不同污泥用量上，油麥菜吸收 Zn、Cu、Pb、Cd、As、Hg、Ni的差異不顯著（易秀等，2013）。不同污泥混合比例對土壤容重隨污泥比例的提高而降低，污泥配比超過 6%，植株和土壤重金屬 Cu、Pb、Cd、Cr的單項污染指數和綜合污染指數有超標風險。污泥配比不超過 4%可以確保植株和土壤重金屬含量符合國家污染物限量標準（子瑾等，2018）。采收期不同重金屬含量不同，適時采收能降低地上部植株重金屬的含量。污泥中含有其他的化學物質可能對作物生長有抑制作用，也可能會進一步增加土壤中重金屬含量（黃雅曦等，2005）。在污泥堆肥的農用實踐中應充分了解土壤重金屬背景值，才能降低重金屬在作物體中的積累。施用量不宜超過50%時，還需根據基質重金屬含量選擇適宜的品種，這樣可以減少植物對重金屬的吸收富集（陳博儒等，2019）。因此，必須嚴格限制其重金屬含量和施用量，控制重金屬在土壤及作物體內的積累（周立祥等，1994）。

總之，從目前來看施用污泥導致作物重金屬積累超標極少見。在實踐中，蔬菜上施用污泥越來越頻繁，但沒有及時跟上長時間污泥施用對環境影響的研究。直接食用的蔬菜作物可以考慮暫緩施用，而其他作物（如果樹、瓜果類）則可以應用。

1.4 對其他作物

污泥施用在棉花、茶葉、煙草、麻類、牧草等其他作物方面做過一些研究。在土壤中不施污泥、污泥與土壤混合、污泥覆蓋土壤表面、混合+覆蓋等處理，施用污泥對棉花出苗率、健苗率、株高、葉面積、葉片數相對不施污泥呈極顯著增加。對棉花根系的苗根有誘導作用，如根長、根數量、根粗、根體積在施用污泥的處理顯著高于對照，明顯促進植株生長（張海芝，2017）。污泥復合肥肥效長、后勁足，增產效果顯著。施用后植株未發現任何生理病斑和生長畸形，土壤 Pb、Cr、Zn等重金屬濃度稍有提高，這與污泥復合肥中所含重金屬有密切關系，但施用一季土壤中重合屬含量均未超出國家規定的土壤環境質量標準（葉靜等，2003）。如需長期施用，應控制用量，注意監測。

黃麻上施用污泥復肥，其肥效與施用同品種、等用量的化肥相似，麻皮和麻桿的產量均顯著高于不施肥處理，與化肥處理相比麻皮和麻桿產量差異不顯著。土壤中各種重金屬含量沒有明顯影響（馬軍偉等，2003）。連續多年施用污泥復肥時，污泥中重金屬的積累可使作物產生毒害（馬軍偉等，2003）。因此，需進一步研究其重金屬在土壤中的累積與變化規律。

在茶葉上也有過研究。茶園中連續2年施用污泥后，茶樹芽頭密度、百芽質量分別比空白對照顯著增加，但茶葉中Pb、Cu質量分數也明顯增加。污泥單獨施用則有很大的安全隱患，需與其他肥料混合施用，因而不建議在茶園中連續施用污泥堆肥（徐雪云等，2013）。

污泥在煙草中的應用結果是，與施用無機復合肥相比，合理施用污泥有機肥顯著或極顯著縮短烤煙團棵期、現蕾期和始烤期。增加烤煙株性狀特征，提高烤煙的產量、產值、均價、中上等煙比例及上等煙比例。污泥有機肥如果和無機復合肥配合施用，烤煙產量和產值則達到最大值。檢測結果表明，污泥有機肥營養成分和重金屬含量均符合國家有機肥料標準，可作為一種理想的肥料應用于烤煙生產（蔣長春等，2016）。

2 污泥對土壤質量的影響

污泥施入土壤中對土壤質量的安全性如何值得被關注。污泥除富含有機質、各種礦物質外還含有重金屬、有機污染物等，對土壤肥力有明顯提高作用。但不同來源的污泥、質量、施用量的效果都不相同。

2.1 對土壤肥力的影響

污泥施用后能夠培肥土壤、改善營養狀況和促進養分平衡，土壤有機質、氮磷鉀含量與化肥和其他有機肥一樣是一種常效肥（黃雅曦等，2010；盧振蘭等，2012）。單獨施用污泥15、30、60 t·hm?2的土壤，速效氮含量分別增加32%、128%和2l3%；施用混合堆肥速效氮含量分別增加 47%、242%和345%，速效磷分別增加了3.0、4.7和7.1倍，而鉀的提高不明顯（周東興等，2009）。施用污泥降低土壤容重，提高電導率，增強植株抗病力（王虹等，1998；傅華等，2003；朱春來，2009；王樂等，2016）。不同用量的污泥堆肥施入鹽堿土后還可降低鹽堿土pH值和總鹽含量（朱琳瑩等，2012）。污泥每年施用2次，3年后使土壤疏松態腐殖質比例增加，緊實態腐殖質所占的比例下降，改善土壤微團聚體（李云峰等，2015）。另外，還可提高土壤中脲酶、磷酸酯酶和過氧化氫酶等的活性（姜城等，1996；王艮梅等，2010；朱琳瑩等，2012）。

然而，有些作物種子在施用或大量施用污泥時發芽率會受影響，具體原因還有待于進一步探討；而隨著污泥施入土壤時間越長，種子的發芽率反而提高（朱英等，2009），這或許與污泥中有機酸和醛類（莫測輝等，1997；嚴中琪等，2012）、鹽分含量偏高（蔡紅等2009），重金屬毒性有關（李桂玲等，2019）。從安全和產量出發，污泥最好是在一定范圍內施用，過多施用對土壤和植物都不利。

2.2 重金屬積累

重金屬是一個衡量土壤的質量指標之一。污泥應用的潛在危害之一是重金屬超標，主要包括Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni等，絕大部分是以金屬硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽、鐵錳氧化物以及有機質結合態形式存在（周立祥，2012）。污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交換態含量都比較少，Cu、Zn、Ni主要以碳酸鹽結合態、鐵錳氧結合態和硫化物及有機結合態存在，Cr、Cd和Pb主要以殘渣態存在。在酸性條件下，交換態、碳酸鹽結合態溶出量大，并且溶出量都隨浸出時間的延長而增加（周邦智等，2011）。一般而言，城市污泥中重金屬超標是很少見的，其主要成分是人糞尿、廚房餐余、洗潔精、泥沙等，只有管網滲漏或串用等才會導致污泥重金屬超標，而工業污泥的重金屬含量需另當別論。總結國內外有關研究表明，短期施用城市污泥，作物中重金屬含量都沒有超出各國的食品質量和安全標準。但對于長期施用污泥，研究結果顯示有部分農產品中出現重金屬超標的現象（鄭國砥等，2012）。污泥中重金屬含量比原始土壤中的含量高很多，所以污泥施用也不能越多越好，在適宜的范圍內才是安全的。早期在許多地方實行污灌導致了土壤污染，但現在實行生活污水單一排放就避免了管網之間與工業污水混合的可能。

污泥重金屬在土壤中可向下垂直遷移或水平遷移，有關其在中國土壤中的運移規律尚缺乏研究。傅華等（2003）試驗表明，污泥增加了土層中Fe、Cu和Zn含量（0—20 cm），Ni、Pb、Cr、As和Hg與對照無顯著差異，各重金屬元素未向土壤下層遷移，也沒有對土壤造成污染。張天紅等（1994）也認為，重金屬均累積于土壤表層（0—20 cm），未向下層遷移。從重金屬總量來看，試驗淋洗10次后，土壤表層Cu、Pb、Zn、Cr滯留率較高，分別為78.6%、78.7%、86.3%、76.6%，Ni滯留率較低，為40.37%。但隨著淋溶次數的增加，重金屬都存在一定淋失或向下層土壤遷移的風險；從重金屬形態來看，各重金屬 Ni、Zn、Cr、Cu、Pb活性系數（MF）分別為1.66、0.53、0.26、0.11、0。由此可以得出，Ni、Zn在土壤環境中性質不穩定，Cr、Cu性質較為穩定，Pb最為穩定（黃殿男等，2019）。李香真（1997）通過土柱實驗研究了污泥中Cu、Zn、Ni、Pb運移特點和形態顯示，表層4 cm土壤混入6%的污泥后，顯著增加了Cu、Ni、Zn的淋出量，而Pb沒有顯著增加。淋出液中Cu、Ni幾乎都是配位態重金屬，Zn則有較高比例的非配位態離子。土壤對Cu2+的吸附能力大于Zn2+，Cu2+與有機物的配位能力強于Zn2+。水溶性有機物與重金屬的配位反應對Cu、Ni運移影響較大。Zn運動主要受土壤的吸附作用和配位反應的影響。

重金屬在縱向和橫向水平上的遷移量變化可通過試驗進行比較。在草坪基質上，短期（兩年）內隨污泥發酵物施用量（45—75 t·hm?2）提高，在地下縱向和地表橫向水平上重金屬（As、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn）的遷移量無顯著性增加。經由地下滲流和地表徑流引起的重金屬遷移量很少，施用區域內地下水和周邊土壤的環境安全性較高。（劉洪濤，2015）。薛棟森等（1992）等對極粗質地的森林土壤一次施用500 t·hm?2干污泥，15年后土壤剖面Ni和Zn稍有移動，Pb、Cd、Cu移至17—27 cm，但未再向下層移動。崔超等（2020）通過單因子污染指數法對研究區跟蹤期內土壤進行分析，Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg、As等8項重金屬指數值均小于 1.0，評價結果顯示重金屬含量在土壤環境允許范圍內，土壤環境質量良好。在連續4 a 施用污泥堆肥的農田耕層土壤（0—15 cm）中，當用量較高時Cu可遷移至15—30 cm土層，Zn可遷移至60—90 cm土層。0—15 cm土層中Cd、Pb含量顯著增加，60—90 cm土層中Cr、As、Pb含量也顯著高于對照。確定農田土壤重金屬環境容量時要考慮重金屬在土壤剖面中的向下遷移量（孫娜等，2017）。污泥中重金屬具有一定的活性和潛在遷移性，不同重金屬的積累和遷移是不同的，長期施用都有可能導致土壤和生物體重金屬積累，在一定程度上也存在著環境風險（吳新民等，2005）。

從土壤質地來講，重金屬元素隨土壤質地不同而有所不同。城市附近的土壤中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn等污染較重，污染主要集中在0—50 cm土層內。污水灌溉、污泥施用和城市降塵是造成土壤多種重金屬元素污染的主要原因（曹淑萍，2004）。因此，重金屬變化規律不僅與重金屬各形態的遷移轉化性質有關，還受污泥種類和土壤性質等多種因素的影響（李夢紅等，2008）。通過總結國內外研究結果顯示，城市污泥施入土壤后重金屬在土壤中有一定的遷移，但大部分都滯留在土壤表層。重金屬進入土壤后會重新分布，使土壤中有效態重金屬的含量有所增加，而且結果一致表明，城市污泥合理施用短期內不會對土壤造成污染（高定等，2012）。但到底會不會污染，目前中國仍缺乏對城市污泥土地利用過程中重金屬潛在風險的長期定位研究和評估，所以今后需要加強此方面的研究工作。同時，對污泥重金屬的監管還缺乏長時間的監測。

2.3 有機污染物的影響

在污泥有機污染物中存在大量病原微生物（如寄生蟲卵和腸道傳染病毒）、多環芳烴類化合物（PAHs）等。病原菌可以通過物理措施進行克服，即通過堆漚一段時間加以去除，但PAHs在污泥中不易消除。PAHs是一類極其復雜的持久性有機污染物，衍生物種類較多，1976年美國環保局將其中的16種列為優先控制污染物（孫少靜等，2017）。如果不經過處理直接農業利用或堆放會導致土壤和作物的污染。研究表明，土壤中的PAHs總含量在 6.3—33.3 mg·kg?1之間，在城市污泥中 PAHs總量在 2.271—143.804 mg·kg?1之間。當施用污泥后，土壤中 PAHs總含量沒有明顯提高，但當污泥+化肥處理后，土壤中PAHs總含量則明顯提高。土壤中PAHs以少數化合物為主，主要是3—5個苯環的化合物（莫測輝等，2001；蔡全英等，2002）。污泥農業應用對農業環境具有潛在危害，施肥對土壤的有機污染也是一個值得注意的環境問題，不過現在中國對這一類物質研究較少。

3 結論與展望

3.1 結論

綜合來看，中國污泥利用方式包括單獨使用、堆肥、有機-無機肥、生物有機肥等，將其制成肥料產品，但各種污泥品種效果各有差異。污泥施用能促進作物生長發育，對種苗萌發、長勢及其他生理生化指標都有一定提高作用，能明顯促進土壤速效養分的吸收作用，提高籽粒產量和生物量，改善品質。改良土壤的理化性質，有機質、pH、大中微量元素、團粒結構、容重、電導率以及土壤酶和微生物活性等土壤指標有所改善。污泥含有重金屬、有機污染物等，城市污泥重金屬超標一般是不常見的，但污泥中重金屬含量比原始土壤中高很多，不同用量、不同質量和不同地方污泥對提高土壤質量的程度也不一樣，污泥施用不是越多越好，在適宜的范圍內才是安全的。作物和土壤中重金屬含量吸收和積累量除個別例外都能達到國家食品安全和污泥污染物限量標準。目前大多數試驗是短期的，以后有必要形成多個長期的定量監測試驗。因此，在重金屬和有機污染物上嚴格把關，在控制一定量的條件下污泥是可以用于植物生產的。

3.2 展望

目前污泥在多種植物上都有施用，而且取得一定的效果。但在以后的工作中下面這幾點還有待于進一步開展：

（1）在當前污泥含水量（含80%或60%）前提下，擬采用國內外經濟、有效的措施進一步脫去水分，污泥水分減少會在很大程度上可以節省成本和成效。

（2）當前在污泥重金屬一般不超標的條件下，通過對污泥長期的監測背景（在線檢測）下才能大批量生產，也就是邊檢測邊生產和應用。在一定范圍內設置監測點，在施入田間前進行檢測（Ababu et al.，2014）。只有合格污泥進入生產，不合格的進入其他渠道進行處理。這樣才能將重金屬等物質的危害降至最低，使有效資源得以利用。

（3）研究污泥腐熟的標準，既要考慮污泥與有機肥相似之處又要考慮其差異，第一要除臭；第二要發酵；第三要考慮有機酸、醛類和鹽分對種子發芽的影響；第四要添加其他物料等因素，工廠化生產污泥需要經過哪些措施才能符合相對統一的標準（Chen et al.，2012）。

（4）明確污泥在哪些植物和土壤上施用相對安全，例如優先在林木、果樹、棉麻類、瓜果類蔬菜、水稻、旱地作物、蔬菜中安全施用。在農作物方面，哪些（在一定范圍以內）作物可以應用，充分利用資源，趨利避害。

（5）在專家指導下，研究中國不同地區污泥施用的規范，在經濟不發達地區的荒漠和干旱地區可以使用一定的污泥（Nafez et al.，2015）；在經濟發達地區因土地資源緊缺的條件下，對污泥嚴格監測才可以施用于農田，否則就采用其他方式進行處理。

（6）根據植物和土壤的適用性確定污泥施用量，各種植物和土壤的施用量有很大差別。考慮污泥施用量的問題顯得很有必要。

（7）目前，中國仍缺乏對城市污泥土地利用過程中重金屬潛在風險的長期定位研究和評價，在主要土壤上跟蹤重金屬運移發生規律和作物吸收積累的規律，今后需要加強此方面的研究工作。對污泥重金屬的監管還缺乏長時間的監測，需要長期跟蹤試驗。在重要植物和土壤上對重金屬等污染物進行長期監測，對生態環境問題做出合理的評價。