劉文佳 于倩茹

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境與經(jīng)濟(jì)政策研究中心，北京 100029)

為切實保護(hù)土壤環(huán)境，防治和減少土壤污染，國務(wù)院辦公廳今年發(fā)布《近期土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理工作安排》文件首次公開提出，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)禁止使用含重金屬、難降解有機污染物的污水，以及未經(jīng)檢驗和安全處理的污水處理廠污泥、清淤底泥等。本文在分析污泥基本特性和國內(nèi)外進(jìn)展基礎(chǔ)上，提出完善污泥土地利用標(biāo)準(zhǔn)是我國加強污泥污染管理確保土壤環(huán)境安全的當(dāng)務(wù)之急。

1 污泥的基本性質(zhì)

我國的污水處理廠多采用二級生化處理工藝，污泥主要產(chǎn)自初沉、二沉及其他固液分離工序，含水率高(＞98%)，體積龐大，有機質(zhì)含量約為40% ～50%，總氮含量 4% ～5%，磷(P2O5)含量 1% ～5%，鉀(K2O)含量0.5% ～1%;對于生活污水和工業(yè)廢水混排的場合，污泥中還常含有激素類物質(zhì)(E1、E2等)、毒性有機物(苯、氯酚等)、重金屬(Cd、Cr等)以及各種無機鹽。研究表明，污泥污染物往往具有長期毒性和不可降解性，若無序排放，將成為危險的二次污染，通過大氣、地下水、地表水和土壤等介質(zhì)進(jìn)入食物鏈，造成嚴(yán)重的生態(tài)風(fēng)險，影響人類健康。

1.1 污泥中的有機污染物

污泥中常含有一些有機污染物，如氯酚(CPs)、氯苯(CBs)、硝基苯(NBs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)、鄰苯二甲酸酯(PEs)、多環(huán)芳烴(PAHs)和有機氯農(nóng)藥(OCPs)等。污泥農(nóng)用常增加土壤中PAHs的濃度，考慮到對人類的危害，PAHs已被列為污泥中重要有機污染物的研究對象。污泥農(nóng)用后其中PCBs的去向和轉(zhuǎn)化的結(jié)果說明了其對生物及人類有潛在危害。污泥使用后，一部分污染物可進(jìn)入食物鏈，其中的PAHs可被土壤吸附，在大多數(shù)植物器官中也可檢測到PAHs，通常范圍在1～100μg/kg，個別值高達(dá)1～10mg/kg及以上，有些研究者還檢測到植物根系中高濃度的有機污染物。Simon等長期進(jìn)行了污泥土地利用后有機污染物的行為和去向的研究，主要對象為PAHs，對1942—1961年間連續(xù)施污泥與不施污泥的農(nóng)田進(jìn)行了PAHs的檢測，并對1942—1984年的土壤樣品進(jìn)行了收集和保存。研究結(jié)果顯示，施用污泥后土壤中PAHs濃度至1984年已增加3倍多。對英國的444份污泥進(jìn)行分析的結(jié)果顯示，污泥中的PCBs、r-HCH(靈丹)和dieldrin(地特靈)的檢出率和濃度均比aldrin(阿特靈)和endrin(安特靈)要高。任何進(jìn)入環(huán)境的有機化合物均可能在污泥中被發(fā)現(xiàn)。但許多污泥中檢測到的有機污染物的含量要比當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈叱鰯?shù)倍、數(shù)十倍甚至上千倍。

污泥因其來源于各種污水，不可避免地含有多種有機污染物。不同污泥中有機污染物的種類和含量不同，與污水的來源、污泥類型及其處理方式等因素有關(guān)。國外一些研究者對污泥農(nóng)用中有機污染物的特征及其在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的行為、生態(tài)效應(yīng)和調(diào)控措施等方面進(jìn)行了一些研究。西方發(fā)達(dá)國家對污泥使用中有機污染物的濃度有一定的限制，如對PCBs和PCDD/Fs等提出了一些限量建議。但我國1984年農(nóng)業(yè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn)(GB4284-84)中除了對B［a］P的含量制定了控制標(biāo)準(zhǔn)外，還未能制訂出較完善的污泥有機污染物限制標(biāo)準(zhǔn)。2002年由國家環(huán)保局制定的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)，增加了一些有關(guān)有機污染物的新項目，但也僅對PCBs和B［a］P有限制標(biāo)準(zhǔn)，分別為 0.2mg/kg 和 3.0mg/kg。

1.2 污泥中的重金屬

污泥中的重金屬種類繁多，主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg和Cd等，我國各地污泥所含重金屬的種類大同小異，但其含量相差較大。以處理生活污水為主所產(chǎn)生的污泥，重金屬含量通常較低，而以處理工業(yè)污水為主所產(chǎn)生的污泥，重金屬含量往往較高。由于重金屬具有難遷移、易富集和危害大等特點已成為限制污泥農(nóng)業(yè)利用的主要因素。國內(nèi)有關(guān)污泥中重金屬的資料進(jìn)行統(tǒng)計分析表明，我國污泥中重金屬Ni、Pb、Cr、Cu和Zn含量變化幅度很大，極差高達(dá)幾千毫克/千克;Zn是含量高的元素，Cu和Cr次之;毒性較大的重金屬Hg、Cd和As含量往往較低，通常在幾到十幾個毫克/千克范圍內(nèi)。從統(tǒng)計結(jié)果和我國污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)來看，Cu和Zn是我國污泥中含量高的元素，也是限制其土地利用的主要因素之一。對我國44個城市污水污泥的重金屬含量進(jìn)行統(tǒng)計分析表明，Cu和Zn的含量低于對我國部分污水處理廠污泥統(tǒng)計結(jié)果，而毒性較大的Hg和As含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陳同斌等的統(tǒng)計結(jié)果。統(tǒng)計結(jié)果相差很大，主要是由于其資料來源及其相關(guān)的污水處理廠數(shù)量、污水處理方式和污泥類型等因素不同造成的。近年來，由于我國環(huán)境污染管理制度和法規(guī)的完善與實施，污水達(dá)標(biāo)排放率不斷提高，城市污水中Hg、Cd、As和Pb等重金屬含量逐年下降。陳同斌等調(diào)查表明，北京高碑店污水處理廠污泥中的重金屬含量每年都以2.7% ～4.9%的幅度下降;1988—1999年天津紀(jì)莊子污水處理廠的污泥重金屬含量每年下降幅度為0.1% ～2.4%。對英、美等國污水處理廠污泥中重金屬進(jìn)行統(tǒng)計分析也得到相同的結(jié)果。英國污泥中的重金屬以Cd和Pb的下降幅度大，年平均下降6% ～8%;美國污泥則以Cr和Pb下降幅度大，年平均下降17%～18%。隨著社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，污泥中的重金屬含量逐漸降低是一個普遍趨勢。

1.3 污泥中N和P過剩問題

研究表明，污泥中有機質(zhì)的分解礦化在前6周較快，隨后逐漸變慢。國外有研究發(fā)現(xiàn)，污泥施用的當(dāng)季，其土壤滲濾液中NO3--N和NH4+-N含量高于對照處理。也有研究發(fā)現(xiàn)，施用污泥后N的有效性、植物吸收和淋溶與污泥來源及性質(zhì)有關(guān)。雖然一次大量施用可獲得高產(chǎn)，但N的淋溶率較高，會污染地下水。從保證產(chǎn)量和防止水污染綜合考慮，多次少量比一次大量施用對N的利用更合理。并且土壤N的淋溶還受到土壤條件的影響，壤土的淋溶速度和淋失量顯著高于黏土。雖然通常P素在土壤中的遷移性較小，但污泥施用后會提高污泥施用層以下的土壤的P含量。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤中可提取態(tài)Fe和Al對P在土壤中的持留有顯著影響，可明顯降低砂土中P的剖面遷移。研究發(fā)現(xiàn)，污泥施用時間、單次施用量和所施用的土壤條件對污泥施用后N、P的遷移都有重要影響。因此，可通過減少施用量、選擇適宜的施用條件、調(diào)節(jié)施用時間，使污泥分解礦化時間與作物吸收一致等措施來提高養(yǎng)分利用率，降低對環(huán)境二次污染的風(fēng)險。

1.4 污泥中的病原菌

病原物是能夠?qū)θ祟惢蚱渌锝】诞a(chǎn)生危害或引起疾病的一類有害生物或其他物質(zhì)的總稱。能夠引起人類疾病的病原物主要有4類:細(xì)菌、病毒、原生動物和寄生蟲，在生活污水污泥中一般都能檢測到這些物質(zhì)的存在。美國環(huán)保署及其他組織的一些學(xué)者對污泥中存在的病原物進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，污泥中已確認(rèn)的病原物中，至少有24種細(xì)菌、7種病毒、5種原生動物和6種寄生蟲。這些病原物在污泥中的含量取決于污水來源地區(qū)居民的健康狀況、污水處理工藝和污泥處理方式等因素。到目前為止，有關(guān)污泥中病原物含量的調(diào)查資料還非常有限。污泥中病原物種類和數(shù)量繁多，當(dāng)污泥土地利用時，病原物可隨污泥一起進(jìn)入土壤環(huán)境，增加土壤中病原物的含量。如果對污泥處理或施用不當(dāng)，會污染外界環(huán)境，威脅人類健康。

2 國內(nèi)外城市污泥處置概覽

2.1 國外城市污泥處置現(xiàn)狀

目前，世界上大多數(shù)國家對城市污泥的處置普遍采用土地利用、陸地填埋、焚燒和排海四種方式。由于排海直接對海洋環(huán)境造成污染，這種方法在很多國家已被禁用。1988年美國規(guī)定禁止污泥的海洋傾倒，歐盟規(guī)定2005年以后有機物＞5%的污泥禁止排海。由于陸地填埋占用土地，焚燒成本很高，并且可對環(huán)境造成二次污染，加之污泥含有豐富的植物營養(yǎng)元素，農(nóng)用逐漸成為最具潛力的污泥處置方式。各國國情不同處置方式在不同國家所占的比例也不相同。世界上發(fā)達(dá)國家對污泥的處置平均45.3%為農(nóng)用，38%為填埋，10.5%為焚燒，6.0%為排海。如，美國和英國以農(nóng)用為主(30%和42%)，加拿大以焚燒為主(40%)。日本由于國土面積較小，以焚燒為主，約占63%，土地利用占22%，填埋5%，其它約占10%。歐盟各成員國側(cè)重點不盡相同，丹麥、法國、盧森堡以農(nóng)業(yè)利用為主，愛爾蘭、芬蘭、葡萄牙污泥農(nóng)用的比例逐漸增加，荷蘭、德國、正計劃增加焚燒的比例。

2.2 國內(nèi)城市污泥處置概況

根據(jù)“全國城鎮(zhèn)污水處理管理信息系統(tǒng)”匯總數(shù)據(jù)，目前全國已有642個城市建有污水處理廠，占設(shè)市城市總數(shù)的97.7%。根據(jù)通報，截至2012年9月底，全國設(shè)市城市、縣累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠3272座，處理能力達(dá)到1.40億立方米/日。按污泥產(chǎn)量占處理水量的0.3% ～0.5%(以含水率97%計)計算，我國城市污水廠污泥的產(chǎn)量很大。因此，我國在污水處理事業(yè)不斷取得進(jìn)步的同時，也面臨巨大的污泥處理和處置壓力。

我國有55%的污泥采用了直接濃縮脫水處理，這部分污泥大多數(shù)采用延時曝氣工藝，得到了一定的穩(wěn)定化。大約有5.5%的污泥未采用穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行處理，有36.5%的污泥采用厭氧消化技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，此外有2.6%的污泥采用好氧消化技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定化處理。在污泥處置方面，我國大約有45%的污泥用作農(nóng)業(yè)利用，34.4%的污泥進(jìn)行土地填埋，污泥綠化和焚燒各約占3.5%，污泥用于農(nóng)業(yè)和綠化所占比例總和接近污泥處置的一半。在土地利用時，由于施用處理不到位的污泥，使得污泥中有效成分不能被充分有效地利用，有的導(dǎo)致土地鹽害、燒苗和病蟲害等問題，污泥在很多地區(qū)反而成為了一種污染源。

污泥填埋也占了相當(dāng)大的比例(大約占34.4%)。但是，污泥填埋不僅嚴(yán)重危害了填埋場的安全，而且嚴(yán)重污染了附近的生態(tài)環(huán)境。填埋的污泥造成了填埋場滲濾系統(tǒng)的嚴(yán)重堵塞，大大縮短了垃圾填埋場的壽命，嚴(yán)重污染了附近的地下水。污泥焚燒在我國所占比例為3.5%，由于含固率達(dá)不到焚燒的準(zhǔn)入條件，焚燒產(chǎn)生的大氣污染也相當(dāng)嚴(yán)重。

3 污泥的土地利用現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)

3.1 污泥土地利用的現(xiàn)狀

污泥中含有很高的有機質(zhì)、大量的N、P和K等速效養(yǎng)分，有明顯的培肥效果，同時還含有許多植物所必需的微量元素，在土壤中緩慢釋放，供植物生長需要。因此，污泥是有用的養(yǎng)分資源、很好的土壤改良劑和肥料。污泥土地利用包括把污泥應(yīng)用于農(nóng)田、菜地、林地、草地、市政綠化、育苗基質(zhì)及污染土壤的修復(fù)與重建等。但有報道認(rèn)為，我國污泥中的重金屬、有機污染物和病原菌是限制污泥循環(huán)利用的主要障礙。

3.2 污泥土地利用的標(biāo)準(zhǔn)

1984年農(nóng)業(yè)部起草了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)，于1985年3月1日起正式實施。其中對污泥中重金屬、礦物油和B［a］P等污染物的高含量做了明確的規(guī)定，還對年大施用量和連續(xù)施用年限以及污泥施用的前處理和環(huán)境條件做了規(guī)定。此外，還有建設(shè)部的部頒標(biāo)準(zhǔn)《城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中的農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)同國標(biāo)《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》。為了貫徹各項環(huán)保法規(guī)，促進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)和管理，加強城鎮(zhèn)污水處理廠污染物的排放控制和污水資源化利用，保障人體健康，維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，結(jié)合我國《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》，由國家環(huán)境保護(hù)總局科技標(biāo)準(zhǔn)司提出，由北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院、我國環(huán)境科學(xué)研究院負(fù)責(zé)起草了一套新的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)，從2003年7月1日開始實施。標(biāo)準(zhǔn)中分年限規(guī)定了城鎮(zhèn)污水處理廠出水、廢氣和污泥中污染物的控制項目和標(biāo)準(zhǔn)值。2009年，住建部頒布了《CJ-T309-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》，將污泥分為A、B兩級，分別對應(yīng)食物鏈和非食物鏈，規(guī)定年積累施用量7.5噸/公頃，最高連續(xù)施用10年。從污染物控制標(biāo)準(zhǔn)來看，對重金屬、有機污染物、病原物等多種污染物都做了明確的規(guī)定。在污泥年施用量和連續(xù)施用年限不變的情況下，污泥中重金屬含量的提高意味著進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重金屬增加。按照目前的農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)實施，會引起土壤環(huán)境質(zhì)量的顯著下降。對于新的污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)是否能保障人民健康生活及保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，有待進(jìn)一步探討。從總體上看來，我國還需要盡快完善污泥標(biāo)準(zhǔn)體系，在政策導(dǎo)向上鼓勵和扶持污泥處理處置企業(yè)，引進(jìn)資金和技術(shù)設(shè)備，建立市場化管理制度，保障污泥資源化利用順利開展。

4 結(jié)語

基于我國環(huán)保力度的加強和人們對已有污泥處理處置技術(shù)局限性的進(jìn)一步認(rèn)識，世界各國都在投入重金研發(fā)新技術(shù)，爭取找到更經(jīng)濟(jì)、更合理的污泥處理方案，來解決污泥帶給人類的危害。我國應(yīng)該結(jié)合我國的國情制定出污泥處理、處置技術(shù)政策，尤其污泥土地利用標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)對污泥帶來的危害。

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