东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价_涂剑成 7页

第32卷第3期环境科学学报Vol．32，No．32012年3月ActaScientiaeCircumstantiaeMar．，2012涂剑成，赵庆良，杨倩倩．2012．东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价［J］．环境科学学报，32(3):689-695TuJC，ZhaoQL，YangQQ．2012．FractionaldistributionandassessmentofpotentialecologicalriskofheavymetalsinmunicipalsludgesfromwastewatertreatmentplantsinNortheastChina［J］．ActaScientiaeCircumstantiae，32(3):689-695东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价1，31，2，*1涂剑成，赵庆良，杨倩倩1．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨1500902．城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨1500903．江西洪城水业股份有限公司，南昌330025收稿日期:2011-06-10修回日期:2011-08-23录用日期:2011-09-05摘要:分析了东北地区7个城市污水处理厂脱水污泥中Cu、Zn、Cr、Ni、Mn的含量，利用修正的BCR法研究了污泥中重金属的形态分布特征，并使用地累积指数(Igeo)法和内梅罗指数法(PI)评估了污泥在土地利用过程中重金属的潜在生态风险．结果表明，污水厂污泥中Zn含量超过了国家标准(GB4284—1984)限值，且污泥中Cu、Zn和Mn的含量远远超过东北耕地黑土中的背景含量．污泥中Cu和Cr的有机物结合态(即可氧化态)所占比例较大，可迁移形态含量最高的重金属是Zn，Ni广泛分布于可交换态、酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态中，Mn的残渣态在5种形态中所占比例最高．5种金属中迁移性最强的是Zn，其次为Mn，Cr的迁移性最差．内梅罗单项污染指数法和地累积指数法的评价结果表明，Cu、Zn和Mn是污泥土地利用过程中潜在的污染元素．内梅罗综合指数法的评价结果显示，7种脱水污泥均对耕地黑土环境存在严重的潜在生态风险．关键词:污泥;重金属;内梅罗指数;地累积指数;BCR文章编号:0253-2468(2012)03-689-07中图分类号:X703文献标识码:AFractionaldistributionandassessmentofpotentialecologicalriskofheavymetalsinmunicipalsludgesfromwastewatertreatmentplantsinNortheastChina1，31，2，*1TUJiancheng，ZHAOQingliang，YANGQianqian1．SchoolofMunicipal＆EnvironmentalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin1500902．StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourcesandEnvironment(SKLUWRE)，HarbinInstituteofTechnology，Harbin1500903．JiangxiHongchengWaterworksCo．，Ltd，Nanchang330025Received10June2011;receivedinrevisedform23August2011;accepted5September2011Abstract:ThetotalconcentrationsofheavymetalsinmunicipalsludgesfromsevenindividualWastewaterTreatmentPlants(WWTPs)weredeterminedbymicrowavedigestionprocess;thefractionaldistributionofheavymetalswasobtainedbymodifiedBCRsequentialextractionprocedure;thepotentialecologicalriskofheavymetalsforsludgelandapplicationwasevaluatedbynemerowandgeo-accumulationpollutionindex．TheresultsindicatedthatZninS1，S3，S5andS6washigherthanthethresholdvaluesforagricultureapplication(GB4284—1984)，andcontentsofCu，ZnandMnweremuchhigherthanbackgroundvaluesinblacksoils．PredominantCuandCrwereexistentinorganiccombinedfraction;Znmainlyexistedintransferrablefraction;Niwaswidelydistributedinfivechemicalfractions;theresiduefractionofMnishigherthanotherfractionsinsludge．ThemetalwiththestrongestmobilityisZn，followedbyMn，andCrtheweakest．Resultsofnemerowandgeo-accumulationpollutionindexrevealedthatCu，Zn，Mnhadpotentialecologicalriskforsludgelandapplications．Thisobservationsuggestsheavymetalswillcauseseriousecologicalriskwhensludgewasdirectlyutilizedasfertilizer．Keywords:sludge;heavymetals;Nemerowpollutionindex;geoaccumulationpollutionindex;BCR基金项目:国家水体污染控制与治理科技专项课题(No．2009ZX07317-008)SupportedbytheNationalWaterPollutionControlandManagementTechnologyMajorProjects(No．2009ZX07317-008)作者简介:涂剑成(1980—)，男，E-mail:Jiancheng．tu@gmail．com;*通讯作者(责任作者)，E-mail:zhql1962@yahoo．com．cnBiography:TUJiancheng(1980—)，male，E-mail:Jiancheng．tu@gmail．com;*Correspondingauthor，E-mail:zhql1962@yahoo．com．cn\n690环境科学学报32卷进行研磨直到能通过250目的筛子，过筛后的污泥1引言(Introduction)储存在聚乙烯盒中，置于4℃冰箱中保存备用．截至2011年3月底，全国各市、县累计建成城表1实验污泥取样地点基本信息8镇污水处理厂2996座，处理能力达到1．33×10Table1Descriptionofsludgesamplingsites3－1m·d，由此将产生巨量的污泥，如处置不当将会引样品污水处理日处理能力取样地点4－1发严重的环境污染问题(中华人民共和国住房和城编号工艺/(10t·d)乡建设部，2011)．由于污泥中含有大量可被植物利长春西郊污水处理厂S1A/O15用的营养物质，因此，污泥土地利用成为一种理想松源江南污水处理厂S2SBR10吉林北郊污水处理厂S3改良型A/A/O39的选择(秦俊芳，2010)．但污泥中亦含有大量比重佳木斯东区污水处理厂S4SBR20－3超过4．5g·cm的金属元素，这些金属元素是一类齐齐哈尔中心城区污水处理厂S5CASS20难于控制的污染物，具有毒性大、潜伏期长和能沿牡丹江城市污水处理厂S6A/O10食物链富集等特点，且在污泥土地利用过程中会迁哈尔滨太平污水处理厂S7A/O32．5移释放风险物质(Smith，2000)，土壤一旦被其污染，修复难度将会很大．因此，在污泥土地利用前需2．3污泥中重金属化学浸提试验获得污泥中重金属的环境行为信息并评估其潜在2．3．1污泥理化性质和重金属总量将10．0000g的生态风险．干污泥与100mL超纯水混匀，在22℃恒温水浴振研究发现，污泥中重金属在环境中的行为不仅荡器中振荡2h后，测定pH值和电导率(EC)．有机与其总量有关，更大程度上取决于其化学形态质含量按城市污水处理厂污泥检验方法(CJ/T(Hoodaetal．，1994)．同时，在污泥土地利用前对221—2005)测定，总氮(TN)使用元素分析仪测定．重金属污染进行评价，可以实现对环境质量的有效污泥中重金属总量通过微波消解法来测定，具监控．因此，本文通过对东北地区哈尔滨、佳木斯、体操作为:准确称取0．3000g污泥样品于聚四氟乙长春、松源、吉林、齐齐哈尔、牡丹江等城市7个污水烯消解罐内，加入1mLHCl、4mLHF和5mLHNO3，处理厂污泥中的重金属含量、化学形态进行试验研放置20min使样品中的有机物充分氧化后盖上内究，并利用地累积指数法和内梅罗综合指数法对污盖并压紧，拧紧外盖放入转盘上．采用梯度温度程泥中重金属进行生态风险评价，以期为污泥土地利序，在120℃下消解5min，在180℃下消解30min，用研究提供科学依据．再在120℃下消解5min，待消解程序结束后，取出－1并冷却至室温，在4000r·min条件下离心30min2材料与方法(Materialsandmethods)后再用定量滤纸过滤残渣，滤液移至容量瓶中用2．1仪器与试剂HNO3溶液(2%)定容至50mL，用ICP-AES测定污仪器:pHs-3C型pH计，DDS-11A型电导仪，泥中的TP、Mg、K、Cu、Zn、Cr和Ni含量．79-1型磁力搅拌器，电感耦合等离子体原子发射光2．3．2污泥中重金属连续浸提试验采用修正的谱仪(ICP-AES，Optima5300DV，PerkinElmer)，元BCR法(Arainetal．，2008)分析污泥中重金属形态素分析仪(VarioELcube，Elementar)，SX2-4-10型及对应组分含量，此方法将污泥中的重金属分为5马弗炉，SHZ-B型恒温水浴振荡器，微波消解仪种化学形态，分别为水溶态(T1)、酸溶/可交换态(MARS-5，CEM)．(T2)、可还原态(T3)、可氧化态(T4)和残渣态试剂:硝酸为电子分析纯，氢氟酸、盐酸、冰乙(T5)．其中，水溶态主要是指可自由移动和以与水酸为优级纯，盐酸羟铵、双氧水、乙酸铵为分析纯．溶性有机物相结合的形式存在的离子，易被雨水冲2．2试验材料洗迁移，污染地表水或饮用水源;酸溶/可交换态主实验污泥为取自东北地区7个城市污水处理厂要是指金属以可交换、吸附或与碳酸盐结合的形式的脱水污泥，样品取样地点和编号见表1．污泥取回存在的离子，该形态迁移性较强，可以直接被生物后迅速置于干燥箱于40℃条件下干燥24h，干燥后利用;可还原态的主要存在形式是与无定形的铁锰的样品过50目筛以除去其中的石子和动植物残体氧化物和水合氧化物结合;可氧化态主要是与有机等，筛下物采用四分法缩分，并用玛瑙研钵对污泥质和硫化物结合，可以被植物间接利用，如随着土\n3期涂剑成等:东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价691壤pH改变，可还原态和可氧化态可以部分转化为烯离心管中，按表2中的浸提条件和步骤进行浸提，可被植物利用的有效形态;残渣态主要与硅酸盐矿使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)物、结晶铁镁氧化物等结合，很难被生物利用，迁移测定上清液中重金属浓度．每个样品设置3个平行性很小．样(测定数据为3次测定的平均值)，每个批次实验准确称取0．5000g过筛污泥，放入50mL聚丙设置空白样品．表2修正的BCR连续提取步骤Table2SequentialextractionprocedureofmodifiedBCR提取步骤重金属形态浸提试剂和条件－1加入20mL去离子水，移入恒温水浴振荡器中振荡反应16h(200r·min，25℃±1℃)后取1水溶态(T1)出，在4000r·min－1下离心20min，上清液用0．45μm膜过滤，将滤液储存在10mL的聚乙烯管中，于4℃保存，待测．残留污泥使用10mL去离子水冲洗，离心20min后，去除洗涤水．－12酸溶/可交换态(T2)在上步的残留污泥中，加入20mL0．11mol·LCH3COOH，其他步骤同步骤1．－1－1在上步残留污泥中，加入20mL0．1mol·L盐酸羟铵(NH2OH·HCl，用0．1mol·LHNO33可还原态(T3)调至pH=2)，余下步骤同步骤1．－1在上步残留污泥中加入5mL8．8mol·LH2O2(30%)，加上盖后断续振荡反应1h，然后打－1－14可氧化态(T4)开盖，在85℃水浴中反应1h．再加入5mL8．8mol·LH2O2反应1h，加入25mL1mol·L－1CH3COONH4(用0．1mol·LHNO3调至pH=2)，余下步骤同步骤1．5残渣态(T5)将上步残留污泥取出烘干后消解，测定步骤同2．3．1节中重金属总量测定－12．4污泥中重金属潜在生态风险评估方法第i种重金属元素的实测含量(mg·kg);C0为土－12．4．1地累积指数法地累积指数法(Indexof壤中重金属含量的背景值(mg·kg)，取值同2．4．1geoaccumulation，Igeo)是由德国学者Muller于1969节;PIj为污泥样品j中重金属的内梅罗综合指数;年提出(Muller，1969)，目前已被作为研究沉积物2Pj，ave为污泥样品j中各种重金属内梅罗单项污染指中重金属污染程度的定量指标而广泛应用，具体计数的平均值;Pj，max为污泥样品j中各种重金属内梅算公式如下:罗单项污染指数的最大值．Igeo=log2(Cn/1．5Bn)(1)－13结果与讨论(Resultsanddiscussion)式中，Cn是元素n在沉积物中的含量(mg·kg)，本文采用各金属水溶态、酸溶可交换态、可还原态、可3．1污泥中营养成分和重金属总量分析氧化态4态之和;Bn是沉积物中该元素的地球化学东北地区7个污水处理厂脱水污泥的理化性质－1背景值(mg·kg)，本文采用东北黑土耕地土壤中和营养成分含量见表3．从表中可以看出，各污水处重金属含量均值(王铁宇等，2004)，Mn采用全国耕理厂污泥的含水率较高，均值为77．4%，pH值接近地中含量均值作为背景值．中性．各污水处理厂污泥中均含有大量营养物质，2．4．2内梅罗综合指数法内梅罗指数法常用于但具体含量有差别，干污泥中有机物含量在评估土壤重金属污染程度(张江华等，2010)，首先39．2%～54．6%之间，均值为46．2%，差别较大;根据公式(2)求出每个污泥样品中各个重金属元素氮、磷含量差别不大，均值分别为2．9%和1．5%;钾的内梅罗单项污染指数，然后按公式(3)计算各样的含量差别最大，钾在S3样品中的含量最低，只有－1点所有重金属的综合污染指数．S7中为45%，均值为6700mg·kg．除有机物平均iiPj=Cj/C0(2)含量高于全国污泥平均值外，其他营养物质平均含P2+P2量水平与全国均值相当．与东北黑土中营养物质背j，avej，maxPIj=(3)槡2景值相比，取样污泥具有高有机物、高氮磷和低钾i的特点，具备良好的农业、园林绿化和土壤改良的式中，Pj为第j个污泥样品中的第i种重金属元素的内梅罗单项污染指数;Ci为第j个污泥样品中的利用前景．j\n692环境科学学报32卷表3城市污水处理厂污泥样品的理化指标Table3Physiochemicalcharacteristicsofsewagesludgefromwastewatertreatmentplants－1样品含水率总氮总磷pH有机物K/(mg·kg)S177．5%2．51%1．43%6．949．2%5621S280．9%2．40%1．12%7．141．4%4712S373．1%2．82%1．35%6．554．6%4102S471．0%4．36%2．56%6．644．1%8046S577．8%2．31%2．14%6．939．2%7366S677．1%2．91%1．2．%6．851．0%8478S784．5%3．25%0．94%7．344．2%9057a2．7%1．4%38．4%6900全国污泥均值b0．26%0．06%6．584．6%26300东北耕地黑土a．全国污泥均值数据来自文献(李艳霞等，2003);b．东北耕地黑土的理化性质值为平均值，数据来自文献(郭观林等，2005);c．pH是在－1土水比1∶10(g·mL)的条件下测定;“－”表示未统计．除营养物质外，污泥中亦含有大量的重金属，属去除处理．且所有污泥样品中Cu、Zn的含量水平其含量的多少决定了污泥用于土地利用的潜在污都远远高于东北耕地黑土的背景值，会威胁土壤环染风险大小．由表4可知，7个污泥样品中Cu、Zn、境的生态安全．Cr和Ni在各污泥中的含量分布不Cr、Mn和Ni的最高值分别为172．30、1196．42、均匀，污泥样品S5和S6中的含量超过东北耕地黑－1107.10、867．17、38．20mg·kg，与全国污泥中重金土的背景值．虽然国标中没有关于Mn含量的规定，属含量中值相当，S1、S3、S5和S6样品中的Zn含量但污泥中Mn含量水平大大超过全国耕地土壤中的－1均超过《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—背景值(74mg·kg)(鲍士旦，2000)，因此，需进一1984)中的限值，表明污泥土地利用前需进行重金步评估Mn对土壤环境的风险．表4城市污水处理厂污泥样品中的重金属含量Table4Totalheavymetalcontentsinmunicipalsludgesa标准限值金属含量－1－1不同污水厂污泥中重金属含量/(mg·kg)/(mg·kg－1)/(mg·kg)重金属全国污东北pH＜6．5pH≥6．5S1S2S3S4S5S6S7bc泥中值黑土Cu250500172．3084．0688．78101．2479．82106．1895．8022318Zn5001000631．75491．69672．00343．181196．42803．25475．30102569Mn619．83648．20670．83867．17435．00461．55819．20Cr600100071．0547．1945．2854．5882．29107．1064．7085．353Ni10020028．2625．4735．0131．1436．7338．2025．5046．233注:a．标准限制数据来自《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—1984);b．全国污泥中重金属含量中值数据来自文献(杨军等，2009);c．东北黑土中重金属含量数据来自文献(王铁宇等，2004);“”表示无相关数据．3．2污泥中重金属的形态分布特征后，污泥中有机物会随环境条件变化而转化，与有采用修正的BCR连续提取法提取5种污泥中机物相结合的重金属会被释放出来，因此，在评估重金属的形态．正如2．3．2节所述，污泥中重金属的污泥中重金属在环境中的生态风险时除前3种形态形态通常包括水溶态(T1)、酸溶可交换态(T2)、可含量外还需考虑T4的含量，T5只有在极端环境条还原态(T3)、可氧化态(T4)和残渣态(T5)，且这5件下才会被释放出来，在自然条件下，T5被认为是种重金属形态在环境中的移动性和生物有效性呈对环境无污染风险．递减趋势(T1＞T2＞T3＞T4＞T5)，其中，T1与T2各污泥中重金属5种形态百分含量见图1，可之和用于评估污泥中重金属的迁移性(Maizetal．，以看出，7个污泥样品中Cu和Cr主要以与有机物2000)，T1、T2、T3之和用于评估污泥中重金属的生结合的可氧化态形式存在，显示污泥中Cu和Cr对物有效性(Adriano，2001);由于污泥进入土壤环境环境的风险是累积性的，其中，在样品S4中Cr的残\n3期涂剑成等:东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价693渣态含量较高，表明样品S4中的硅酸盐和结晶氧化量远远大于土壤背景值，7个污泥样品中，S5样品物含量较其他几种污泥高，表示污泥样品S4中Cr中的Mn含量最低，为耕地土壤背景值的5．8倍，因在环境中生物活性低，其生态风险低;Zn则主要是此，Mn仍对耕地土壤环境存在较大环境威胁，需要以酸溶态和可还原态两种不稳定形态存在，表现很对其生态风险水平进行评估．污泥中水溶态(自由高的潜在的移动性和生物可利用性，极大地威胁着离子态、水溶性有机物结合态)重金属离子被认为耕地土壤环境的生态安全，应进一步评估其对生态对土壤环境中植物危害性最大且易污染地表水系统的风险级别;Ni较均匀地分布于5种形态中，(Gambrell，1994)．从图1中还可以看出，Zn和Ni表明污泥中Ni的富集受到了污泥吸附、吸收、有机的水溶态在不同样品中差异较大，表明各污泥对Zn物螯合和结晶化合物固定等物理化学作用，由于各和Ni吸附吸收作用差异较大;Cu的水溶态含量较污泥中Ni前4种形态含量比例均低于80%，且其高，表明Cu主要以与污泥中水溶性有机物结合形总量略与土壤背景值相当，因此，Ni在土壤环境中式存在;Cr的水溶态含量最低，表明Cr主要以非水生态风险较Cu、Cr、Zn低．值得注意的是，可氧化态溶性化合物形式存在．污泥样品S1和样品S2中重Ni所占比例在污泥样品S3中高于其他样品，这主金属的水溶态含量较高，表现出强迁移性，经雨水要是由于该污泥中有机物含量(51%)较高所致．虽冲刷，会对地表水造成污染．故污泥S1和污泥S2在然污泥中Mn的无风险形态(残渣态)含量在各污泥作为农用或土地修复时，应该考虑采取更严格的施中所占总量比例在50%左右，但由于样品中Mn总用量限制值或施用量．图1污泥中重金属形态百分含量Fig．1Thepercentageconcentrationofheavymetalfractionsinsludge3．3污泥中重金属潜在的生态风险评估级，表示中度污染;2≤Igeo＜3，污染级别为3级，表地累积指数可分为7个级别，Igeo＜0，污染级别示中度污染到强污染;3≤Igeo＜4，污染级别为4级，为0级，表示无污染;0≤Igeo＜1，污染级别为1级，表示强污染;4≤Igeo＜5，污染级别为5级，表示强污表示无污染到中度污染;1≤Igeo＜2，污染级别为2染到极强度污染;Igeo≥5，污染级别为6级，表示极\n694环境科学学报32卷强污染，含量可能是背景值的几百倍;内梅罗综合为重金属实测含量，分别计算地累积指数Igeo、内梅指数分为5级，PI≤0．7，污染程度为清洁;0．7＜PI罗单项污染指数和内梅罗综合污染指数，结果见表≤1，污染程度为尚清洁;1＜PI≤2，污染程度为轻度5和表6．从表5中可以看出，各污泥中Cr和Ni的污染;2＜PI≤3，污染级程度为中度污染;PI＞3，污Igeo指数均小于0，表示污泥中Cr和Ni对耕地黑土染程度为重度污染;重金属内梅罗单项污染指数分环境无污染风险．大部分污泥样品中Cu和Zn的污级分为4级，P≤1，污染级别为1，表示低度污染;1染程度为中度污染到强污染之间，各污泥中Zn的＜P≤3，污染级别为2，表示中度污染;3＜P≤6，污潜在生态风险程度最高．各污泥中Mn的Igeo指数大染级别为3，表示重度污染;P＞6，污染级别为4，表小相当，潜在的生态风险程度均为中等级别．总体示严重污染(张江华等，2010)．上看，污泥进入耕地黑土环境前，应降低Cu、Zn和将污泥中重金属T1、T2、T3和T4形态之和作Mn的含量．表5污泥中重金属地累积指数Igeo与其污染程度分级Table5GeoaccumulationindexofheavymetalsinsewagesludgeandgradingofpotentialpollutionlevelsIgeo重金属S1S2S3S4S5S6S7Cu2．14(3)0．93(1)1．20(2)1．39(2)0．87(1)1．35(2)1．06(2)Zn2．59(3)2．16(3)2．55(3)1．51(2)3．47(3)2．83(3)2．10(3)Mn1．50(2)1．32(2)1．77(2)1．72(2)1．06(2)1．03(2)1．55(2)Cr－0．84(0)－2．26(0)－1．89(0)－1．57(0)－0．57(0)－0．24(0)－1．73(0)Ni－1．25(0)－1．22(0)－1．13(0)－1．34(0)－1．05(0)－0．70(0)－1．39(0)注:括号中的数据表示污染级别程度．从表6中可以看出，在对污泥中单项污染物潜从表6中各污泥对应的内梅罗综合指数可以看在的生态风险评估时，污泥中Cr和Ni的内梅罗单出，各污泥总体对耕地黑土环境存在严重的潜在生项污染指数显示的污染程度与地累积指数相当，态风险，由于内梅罗指数不仅考虑到各种影响参数Cu、Zn、Mn对应的污染程度要高于地累积指数，且的平均污染状况，而且特别强调了污染最严重的因S5和S6样品中Cr的内梅罗单项污染指数显示的子，同时在加权过程中避免了权系数中主观因素的污染程度高于地累积指数，这由于地累积指数Igeo考影响，克服了平均值法各种污染物分担的缺陷，能虑各地岩石差异可能会引起背景值的变动，计算过较好反映污泥总体上的潜在生态风险．地累积指数程变动的系数取值为1．5，因而在评价污泥中重金Igeo、内梅罗单项污染指数和内梅罗综合指数显示，属的潜在生态风险时，地累积指数Igeo比内梅罗单项污泥在在耕地黑土环境中利用前需降低其中重金污染指数效果更好．属含量，特别是污泥中Cu、Zn和Mn的含量．表6污泥中重金属内梅罗污染指数PIj、内梅罗单项污染指数Pj与其污染程度分级Table6Nemerowpollutionindex(PIj，Pj)ofheavymetalsinsewagesludgeandgradingofpotentialpollutionlevelsPj重金属S1S2S3S4S5S6S7Cu6．63(4)2．86(2)3．45(3)3．93(3)2．73(2)3．82(3)3．14(3)Zn9．06(4)6．68(4)8．76(4)4．29(3)16．60(4)10．63(4)6．41(4)Mn4．24(3)3．76(3)5．12(3)4．95(3)3．13(3)3．07(3)4．38(3)Cr0．84(1)0．31(1)0．41(1)0．51(1)1．01(2)1．27(2)0．45(1)Ni0．63(1)0．64(1)0．68(1)0．59(1)0．72(1)0．93(1)0．57(1)PIj7．1(重度)5．1(重度)6．7(重度)4．0(重度)12．2(重度))8．0(重度)5．0(重度)注:括号中数据表示污染程度分级．黑土中的背景值相比，具有高有机物、高氮磷和低4结论(Conclusions)钾的特点;污泥中Cu、Zn、Mn含量较高，Ni、Cr含量1)东北地区不同城市污水处理厂脱水污泥中较低．地累积指数法和内梅罗指数法评价结果表含有大量的营养物质成分和重金属污染物，与耕地明，污泥中Cu、Zn、Mn是潜在的风险元素，该污泥在\n3期涂剑成等:东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价695土地利用过程中具有一定的生态风险性．LiYX，ChenTB，LuoW，etal．2003．Contentsoforganicmatterandmajornutrientsandtheecologicaleffectrelatedtolandapplicationof2)东北地区不同城市污水处理厂污泥中重金sewagesludgeinChina［J］．ActaEcologicaSinica，23(11):2464-属的形态分布相似，Cu和Cr主要以有机物结合态2474(inChinese)的形式存在;Zn的水溶态和酸溶/可交换态含量最MaizI，ArambarriI，GarciaR，etal．2000．Evaluationofheavymetal大，具有较强的迁移性和生物可利用性;Mn则主要availabilityinpollutedsoilsbytwosequentialextractionprocedures存在于硅酸盐和铁锰结晶化合物(残渣态)中;Ni则usingfactoranalysis［J］．EnvironPollut，110(1):3-9广泛分布于5种形态中．MullerG．1969．IndexofgeoaccumulationinsedimentsoftheRhineRiver［J］．Geojournal，2(3):108-1183)内梅罗单项污染指数法对污泥中重金属潜秦俊芳．2010．污水处理厂污泥安全处置方式的比较筛选［J］．中国在的生态风险评价结果比地累积指数法更为严重，资源综合利用，28(4):52-55内梅罗综合污染指数法的评价结果显示，7种脱水QinJF．2010．Thesafedisposalofsewagesludgecomparisonof污泥总体上均存在严重的潜在生态风险．screeningmethods［J］．ChinaResourceComprehensiveUtilization，28(4):52-55(inChinese)SmithSR．2000．Arecontrolsonorganiccontaminantsnecessaryto责任作者简介:赵庆良(1962—)，男，哈尔滨工业大学环境protecttheenvironmentwhensewagesludgeisusedinagriculture?市政工程学院副院长，教授，主要研究方向是污水与污泥的［J］．ProgressinEnvironmentalScience，2(2):129-146处理技术．E-mail:zhql1962@yahoo．com．cn．王铁宇，汪景宽，周敏，等．2004．黑土重金属元素局地分异及环境参考文献(References):风险［J］．农业环境科学学报，23(2):272-276WangTY，WangJK，ZhouM，etal．2004．LocalvariationandAdrianoDC．2001．TraceelementsinTerrestrialEnvironments:environmentalriskofheavymetalsinblacksoilsfromthenortheastofBiogeochemistry，Bioavailability，andRisksofMetals(secondChina［J］．JournalofAgro-environmentScience，23(2):272-276edition)［M］．NewYork:SpringerVerlag．29-167(inChinese)ArainMB，KaziTG，JamaliMK，etal．2008．Speciationofheavy杨军，郭广慧，陈同斌，等．2009．中国城市污泥的重金属含量及其metalsinsedimentbyconventional，ultrasoundandmicrowave变化趋势［J］．中国给水排水，25(13):122-124assistedsingleextractionmethods:AcomparisonwithmodifiedYangJ，GuoGH，ChenTB，etal．2009．Heavymetalconcentrationssequentialextractionprocedure［J］．JHazardMater，154(1/3):andtheirdecreasingtrendsinsewagesludgesofChina［J］．China998-1006Water＆Wastewater，25(13):122-124(inChinese)鲍士旦．2000．土壤农化分析［M］．北京:中国农业出版社．25-282张江华，赵阿宁，王仲复，等．2010．内梅罗指数和地质累积指数在BaoSD．2000．AgriculutreChemicalAnalysisofSoil［M］．Beijing:土壤重金属评价中的差异探讨———以小秦岭金矿带为例［J］．ChinaAgriculturePress．25-282(inChinese)黄金，8(8):43-46GambrellRP．1994．TraceandtoxicmetalsinwetlandsareviewZhangJH，ZhaoAN，WangZF，etal．2010．Discussiononthe［J］．JEnvironQual，23(5):883-891differencesofheavymetalscontaminationinsoilassessmentwith郭观林，周启星．2005．污染黑土中重金属的形态分布与生物活性Nemerouindexandgeo-accumulationindex-withXiaoqinlinggold研究［J］．环境化学，24(4):383-388beltasexample［J］．Gold，8(8):43-46(inChinese)GuoGL，ZhaoQX．2005．Speciationdistributionandbioactivityof中华人民共和国住房和城乡建设部．2011．关于全国城镇污水处理heavymetalsincontaminatedphaiozem［J］．Environmental设施2011年第一季度建设和运行情况的通报［OL］．2011-07-Chemistry，24(4):383-388(inChinese)18，http://www．mohurd．gov．cnHoodaPS，AllowayBJ．1994．TheplantavailabilityandDTPATheMinistryofHousingandUrban-RuralDevelopment．2011．Chinaextractabilityoftracemetalsinsludge-amendedsoils［J］．ThebulletinofwastewatertreatmentplantconstructionandoperationfromScienceoftheTotalEnvironment，149(1/2):39-51thethefirstquarterof2011［OL］．2011-07-18，http://www．李艳霞，陈同斌，罗维，等．2003．中国城市污泥有机质及养分含量mohurd．gov．cn(inChinese)与土地利用［J］．生态学报，23(11):2464-2474