給水污泥作為栽培基質(zhì)對土壤環(huán)境的影響

李芳 何懷光

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

關(guān)鍵詞：給水污泥；有機(jī)質(zhì)；土壤養(yǎng)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(dāng)就會對環(huán)境造成污染。因此，給水廠污泥的處置已成為環(huán)境污染防治領(lǐng)域的突出問題和面臨的緊迫任務(wù)[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(xué)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(jìn)入產(chǎn)業(yè)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(chǎn)等行業(yè)對種植土需求量巨大，大量種植土一般取自山地和農(nóng)田，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)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(zhì)不僅可改善土壤的理化性質(zhì)，讓植物汲取生長所需養(yǎng)分，提高花卉的觀賞性[10]，還可避免有害物質(zhì)通過食物鏈進(jìn)入人體，又解決了花卉栽培基質(zhì)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(zhì)對土壤環(huán)境的影響，為給水污泥土地利用提供科學(xué)依據(jù)。

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(zhì)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(zhì)分別見表1。

表1 給水污泥和試驗土壤的基本性質(zhì)

注： TN-總氮，AN-速效氮，TP-總磷，AP-速效磷。

1.2 試驗設(shè)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(shè)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(shè)置10個處理，每個處理做3個平行樣。

1.3 分析方法

基質(zhì)樣品中的有機(jī)質(zhì)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(jié)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(zhì)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(zhì)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(jìn)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(zhì)有機(jī)質(zhì)含量的影響

種植植物前后基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量見圖2。

由圖2可知，各處理種植植物后有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量的減少是由于部分被植物吸收利用，在一定范圍內(nèi)，植物吸收利用的有機(jī)質(zhì)越多，越有利于植物的生長發(fā)育。對照組處理基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量較少，可被植物吸收利用的也較少，因此種植后有機(jī)質(zhì)的減幅較小，而含給水污泥的處理基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量較多，可被植物吸收利用的也較多，因此種植后有機(jī)質(zhì)的減幅較大。

2.3 對基質(zhì)養(yǎng)分的影響

2.3.1 對TN、AN的影響

種植植物前后基質(zhì)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(zhì)中生長的植株氮濃度高有直接關(guān)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(zhì)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(guī)律與之相反，這與B組土壤來自菜地，本身磷含量高有關(guān)。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(jī)磷轉(zhuǎn)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(zhì)不同有關(guān)。

2.4 對基質(zhì)重金屬含量的影響

種植植物前后基質(zhì)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(zhì)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(jié)束語

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

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