薛骁 李夏 张戴月
城市的不断发展，不可避免产生各类垃圾，垃圾的处理形式有资源循环再利用、焚烧、填埋等多种，其中填埋是世界各国目前不得不采用的方法之一。上海目前有大大小小各类垃圾填埋场1000多个，部分封场后实现了绿化造林。但是大多数垃圾填埋场的封场土壤太过贫瘠，种植的植物没有表现出应有的生态作用和观赏效果。城市污泥是城市污水处理过程中产生的沉积物，随着城市化进程加快，产生量增加迅速，如何有效处置和利用污泥成为城市生态文明建设面临的重大课题。
20世纪90年代以来，世界各国在污泥处置利用方面大力增加了农林土地利用和能源回收，英国、美国、法国、荷兰等国家污泥农业利用率达60%以上（莫测辉等，2001），污泥的土地利用正在成为最有发展前景的一种处置方法。
研究发现，污泥堆肥施入土壤后，能改善土壤的物理性质，如容重、孔隙度、土壤持水量、饱和电导率等，提高土壤保水能力及团粒结构稳定性，是一种良好的土壤结构改良剂（王新和周启星，2005）。同时，污泥中丰富的有机质和养分条件，对改善城市土壤养分条件具有潜在的应用价值，尤其是对特殊环境下的绿化种植土壤具有较高的实用性（王晓东等，2013）。而且，污泥堆肥用于园林绿化具有避开食物链、减少运输成本、节约化肥、促进植株生长等优点（刘峰等，2010；卢振兰等，2011）。本文通过垃圾填埋场封场土内掺混不同用量的城市污泥后种植不同植物并分析植物生长情况来剖析填埋场封场绿化过程中城市污泥的消纳利用前景和总量控制要求。
一、使用城市污泥对植物的影响及用量分析
城市污泥虽然可以改良土壤的理化性状，但是，存在一个使用量的问题，超量使用，污泥中的有害物质对植物也会产生伤害，因此必须了解污泥的合适掺混比例。2012年3月，在上海老港垃圾填埋场西侧试验区开展了一项盆栽试验：在垃圾填埋场的封场土中分别添加50.0%、25.0%、12.5%的生污泥（生污泥来自上海白龙港污水处理厂），以不添加生物泥的封场土种植作为对照，分别盆栽“金叶”梓树、乌桕，“紫花”海棠，“红叶”石楠，每个处理各10棵，共计160棵（见图1），做好标记（见表1），常规养护。在种植初期，测量每个植株的地径和高度，确定后期观测的1年生枝条。分别于6月份和11月份，测量植株的地径与高度，以及标准枝的春梢和秋梢的生长量，统计植株的存活株数。将混合均匀后的部分土壤带回实验室，在通风的室内风干，检测土壤理化性质和重金属含量，土壤的指标测定参考国家标准。
图１ 试验处理设置现场
试验结果表明：不同污泥配比处理下，各树种存活率不一（见表2）。“金叶”梓树和“红叶”石楠存活率达100%；乌桕和“紫花”海棠出现不同程度的死亡个体，其中乌桕的死亡率较高。随着污泥含量增加，乌桕的存活率逐步降低，50%污泥含量种植土中（T6）存活率仅为30%，分别比25%污泥含量（T5）和12.5%污泥含量（T4）低40%和60%。添加污泥的种植土中，12.5%污泥含量（T7）、25%污泥含量（T8）和50%污泥含量（T9）的“紫花”海棠存活率分别为70%、80%和80%。因此，从存活率来看，“红叶”石楠和“金叶”梓树对污泥的适应性明显强于“紫花”海棠和乌桕。
4种植物的地径生长量略有增长，但差异不大；除“金叶”梓树外，不同浓度污泥处理的乌桕、“紫花”海棠和“红叶”石楠的高生长量均较对照高；而不同浓度污泥处理的枝条生长量变化不一致，仅12.5%污泥浓度处理的“金叶”梓树的枝条生长量较对照高，其他各树种不同处理下的枝条生长量均较对照低（见表3）。
因此，从本次污泥配比土壤盆栽试验看，在现行城市污泥处理手段和技术下，城市污泥土壤利用可以促进植物生长，但是一次使用量或累计施用量在25%左右比较安全，不要超过50.0%，否则，植物生长易受到影响。
二、城市污泥对封场土的影响及安全性分析
污泥中含有丰富的可利用氮、磷、多种微量元素和有机质，可作为资源在城市绿地中得到应用。在种植土和垃圾封场土的混合土中添加不同比例的污泥，混合均匀后用于试验用土，测定结果表明不同污泥比例的试验用土中各项指标发生明显变化。较对照相比，土壤的pH值随着污泥浓度增加呈逐步降低趋势，全盐量呈逐步增加趋势，EC值的变化不明显，可见添加污泥显著提高了土壤盐度、降低了土壤pH值；速效N、P、K和有机质含量显著增加，均以50.0%污泥含量的效果最显著；全N、P、K的含量变化不显著（见表4）。
土壤中重金属等持久性毒害物质的累积具有潜在的生态危害，严重危害植物生长和质量，威胁着食品安全和人类健康。封场土中掺混污泥，随着用量增加，重金属指标有一个增加趋势，说明重金属随着污泥使用量存在一个累积现象。测试数据表明（见表5），在25%污泥含量处理下，种植土壤的各项重金属含量均显著低于绿化种植土II级标准和农业生产限制值；而50.0%污泥含量处理下铜、锌含量略超标于农用土标准。
添加污泥的混合种植土具有较低的pH值，且养分含量高的特点，可以起到提高土壤肥力、改善土壤结构的作用（白莉萍等，2010；郑思俊，2012）。从试验结果分析表明，添加污泥处理可显著改变土壤性质，提高土壤有机质含量和土壤速效N、P、K，维持土壤的总N、P、K含量。但随着污泥的施入，也带入了重金属污染。在12.5%和25.0%污泥含量处理下，种植土壤的重金属指标均低于绿化种植土和农用土的标准限制值，可在总量控制情况下用于土壤介质应用。在50.0%污泥含量处理下，混合土壤的铜、锌重金属含量超过农用土的标准限制值，其他部分指标也显著高于低浓度污泥含量处理。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康，以此封场土壤中掺混污泥的比例最好不要贪多，以目前的试验数据看，从安全性的角度来看，掺混量不超过25%比较适宜。
三、污泥应用前景分析
随着工业的发展以及城镇环境建设的加快，污水处理正在不断加强。我国现有80余座污水处理厂，估计污泥产生量在400万吨以上，由于污泥含有较高的有机质和氮、磷养分，因此土壤成为污泥处理的主要场所。一般来说，污泥中Cr、Pb、Cu、Zn、As极易超过控制标准，污泥的施用可使土壤重金属含量有不同程度的增加，其增加的幅度与污泥中的重金属含量、污泥的施用量及土壤管理有关。从本次污泥配比土壤盆栽试验看，在现行城市污泥处理手段和技术下，城市污泥土壤利用时一次使用量或累计施用量达50.0%以上，易导致土壤富集的重金属含量超过相关标准，导致土壤的污染，但如果按照25%比例掺混，不仅改善土壤的理化性状，有利植物的生长，而且其安全性也在可控范围之内。上海现有各类大小垃圾填埋场1000多个，封场土质量普遍较差，如能利用污泥对土壤进行合理改良，不仅有利于垃圾填埋场封场后的植被恢复，而且可以消纳大量的污泥，减少污泥的填埋数量，节省垃圾填埋库容，污泥的应用前景非常广阔。但是，污泥作为垃圾填埋场封场土改良材料，尚需在污泥的使用方法、使用技术标准、植物对污泥的长期反应等方面开展持续的进一步观察和研究。
参考文献
1. 白莉萍,宋金洪,辛涛,等. 施用城市污泥对小叶黄杨光合特性和生长的影响[J].应用生态学报. 2010, 21(4):1026-1030.
2. 刘峰,蔡红,刘英.城市污泥农用存在的问题与对策[J].中国农学通报. 2010, 26(17):304-309.
3. 卢振兰,白莉萍,宋金洪,等. 城市污泥对杨树幼苗光合生理特性的影响[J].林业科学, 2011,47(2):169-173.
4. 王晓东,聂剑文, 商侃侃. 污泥施用对4种绿化植物叶片性状和光合作用的影响[J]. 中国农学通报. 2013, 13(5): 44-50.
5. 王新,周启新. 污泥堆肥土地利用对树木生长和土壤环境的影响[J].农业环境科学学报. 2005, 24(1):174-177.
6. 张增强,薛澄泽.污泥堆肥对几种花卉的生长响应研究[J].环境污染与防治.1996,18(5):1-4,44.
7. 郑思俊. 熟化污泥施用对滨海盐渍土绿化植物光合生理特征的影响[J].中国农学通报, 2012, 28(28):58-65.
（作者单位：上海老港固废综合开发有限公司）