城市污泥的添加对土壤中碱解氮的影响

卢振兰　张　法　赫兰霞

摘要采用碱解扩散的方法，测定吉林农业大学附近采集草甸土和西郊污水处理厂采集的初沉池污泥混合制成的处理样中碱解氮的含量，用以研究城市污泥的添加对土壤中碱解氮的影响。结果表明：将城市污水处理产生的污泥添加到土壤中有助于提高土壤中碱解氮的含量。

关键词污水污泥；土壤；碱解氮；影响

中图分类号X799.3文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）07-0136-02

近年来，污水处理产业的迅速发展和污水厂的建设与运行，导致污泥的产生量大幅度增长。污泥处置成为一个突出的环境问题。污泥的土地利用目前被认为是最有发展潜力的处置方式，被许多国家采用。污泥的土地利用对迅速恢复植被、促进土壤熟化和提高作物产量有巨大作用。

在作物生长期间能被作物吸收的氮素称为有效性氮。它包括无机矿物态氮以及部分易分解的氨基酸、酞胺和部分蛋白质态氮。一般是用水解法进行测定，用碱进行水解测定的称为碱解氮。碱解氮所含的土壤含氮物质主要是交换性NO4+-N，酞胺态氮和氨基糖态氮等较易分解的含氮物质，约占全氮的10%。北方土壤由于NO3--N存在，碱解扩散时要加还原剂，称为还原碱解氮。碱解氮能够较灵敏地反映土壤氮素动态和供氮水平，其在土壤中的含量与作物产量和吸氮量高度相关[1]。许多研究表明，农田土壤表层有机质、全氮、碱解氮均存在极显著的相关关系[1-3]。因此，土壤碱解氮可在一定程度反映农田土壤肥力状况，通过对农田土壤碱解氮的评估，不仅可以用来指导当地的化肥施用，而且还可以用于农田土壤环境质量的评估。

1材料与方法

1.1供试材料

供试城市污泥为长春市西郊污水处理厂初沉池污泥。供试土壤为吉林农业大学附近玉米黑土。土壤pH值为6.12，有机质含量为1.64%，速效钾含量为96.19mg/kg，碱解氮含量为100.63mg/kg，有效磷含量为19.09mg/kg。

1.2主要仪器

扩散皿、半微量滴定管、恒温箱。

1.3主要试剂

（1）1.0moL/L NaOH溶液。称取NaOH（化学纯）40.0g溶于水，冷却后稀释至1L。

（2）20g/L H3BO3——指示剂溶液。

（3）0.005moL/L（1/2H2SO4）标准溶液。量取H2SO4（化学纯）2.83mL，加蒸馏水稀释至5 000mL，然后用标准碱或硼酸标定，此为0.020 0moL/L（1/2H2SO4）标准溶液，再将此标准液准确地稀释4倍，即得0.005 0moL/L（1/2H2SO4）标准液。

（4）碱性胶液。取阿拉伯胶40.0g和水50mL在烧杯中热温至70~80℃，搅拌促溶，约1h后放冷。加入甘油20mL和饱和K2CO3水溶液20mL，搅拌、放冷、离心除去泡沫和不溶物，清液贮于具塞玻瓶中备用。

（5）FeSO4·7H2O粉末。将FeSO4·7H2O（化学纯）磨细，装入密闭瓶中，存于阴凉处。

（6）Ag2SO4饱和溶液，存于避光处。

1.4试验设计

1.4.1材料处理。将采集的土壤样品初步混匀后用四分法缩分至约1.0kg。缩分后的样品要及时放在样品盘中，摊成薄薄的一层（约2cm），置于干净整洁的室内通风处自然风干，严禁曝晒，风干过程中要经常翻动样品以加速干燥，风干后，剔除沙石、沙砾及动植物残体等杂质。用木棒研压，通过2mm尼龙筛（除去2mm以上的沙砾），混匀。接着用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至沙子状，然后通过100目（孔径0.149mm）尼龙筛后，充分混匀，装入样品瓶中备用。

1.4.2样品的制备。将采集来的经过处理的污泥和土样按照要求配置成试验要测的样品。CK为没有添加城市污泥的供试土壤，处理A为城市污泥和供试土壤比例为0.2∶10.0的混合土壤，处理B为城市污泥和供试土壤比例为0.4∶10.0的混合土壤，处理C为城市污泥和供试土壤比例为0.6∶10.0的混合土壤。

1.4.3样品的测定。称取通过18号筛（1mm）风干土样2.00 g，置于洁净的扩散皿外室，轻轻旋转扩散皿，使土样均匀地铺平。取H3BO3—指示剂溶液2mL放于扩散皿内室，然后在扩散皿外室边缘涂碱性胶液，盖上毛玻璃，旋转数次，使皿边与毛玻璃完全黏合。再渐渐转开毛玻璃一边，使扩散皿外室露出一条狭缝，迅速加入1 moL/L NaOH溶液10.0mL，立即盖严，轻轻旋转扩散皿，让碱溶液盖住所有土壤。再用橡皮筋圈紧，使毛玻璃固定。随后小心平放在（40±1）℃恒温箱中，碱解扩散（24±0.5）h后取出（可以观察到内室应为蓝色）内室吸收液中的NH3用0.005moL/L或0.01moL/L（1/2H2SO4）标准液滴定。

1.4.4计算方法。碱解氮（N）含量（mg/kg）=[c（V－V0）×14.0]×103/m（1）

式中：C-0.005moL/L（1/2H2SO4）标准溶液的浓度（moL/L）；V-样品滴定时用去0.005moL/L（1/2H2SO4）标准液体积（mL）；V0-空白试验滴定时用去0.005moL/L（1/2H2SO4）标准液体积（mL）；14.0-氮原子的摩尔质量（g/moL）；m-样品质量（g）；103-换算系数。

2结果与分析

土壤中碱解氮的含量的测定结果列于表1。通过图1可见混有不同比例污泥的处理即处理A、处理B、处理C所含的碱解氮的含量较没有添加污泥的处理CK都有一定程度的增加，并且处理A、处理B、处理C也分别因污泥添加比例的逐渐增加使其中碱解氮的含量也有所增加。碱解氮的含量处理A是处理B的78%，处理B是处理C的73%。处理C＞处理B＞处理A＞CK。调查数据显示，各添加污泥的处理样较没有添加污泥的处理样含有更多的碱解氮，添加了污泥的土壤在作物的生长过程中能为其提供更充足的氮，使作物增收，这为农业的可持续发展打下了物质基础。

3结论与讨论

本试验将城市污泥添加到土壤中，碱解氮含量按0.2∶10.0混合的处理A约是没有添加污泥的处理（CK）的1.3倍，

按0.4∶10.0混合的处理B约是CK的1.8倍，按0.6∶10.0混合的处理C约是CK的2.4倍。将城市污泥添加到土壤中有助于提高土壤中碱解氮的含量。

氮是植物生长所需的重要营养物质，土壤中含有充足的氮将有利于农作物的生长，作物长势好，农业就增收。城市污水产生的污泥量在逐年的增加，并且当前污泥普遍采用各种处置方法在实际的应用上都存在着一定的优点和限制条件。土地填埋由于可供填埋的场地越来越少，今后必将受到严格控制。焚烧法由于设备及运行费用昂贵、投资大，有二次污染及浪费能源等缺点而不适合我国当今的国情。然而将污泥添加到土壤中即污泥的土地利用不仅解决了污泥的处置问题，也为农业带来了一些益处。

4参考文献

[1] 李生秀，李世清.不同水肥处理对旱地土壤速效氮、磷养分的影响[J].干旱地区农业研究，1995，13（1）：6-14.

[2] 索东让.土壤氮素养分对土壤供氮能力及氮肥效应的影响[J].磷肥与氮肥，2000，15（6）：66–68.

[3] 陆引正，杨宏敏.贵州高原黄壤的供氮能力研究[J].西南农业学报，2002，15（2）：82-85.