湿式氧化处理的污泥对小麦种子的萌发及幼苗生长效应的研究

王媛 蔡玉婷 王璐 王卓 吕建洲

(辽宁师范大学 辽宁大连 116031)

城市污泥(简称污泥)是城市污水处理厂污水处理后的产物,其成分复杂不仅含有大量有机质和养分,还有病原菌、寄生虫卵、重金属和多种有毒有害物质[1]。如果不妥善的处理处置污泥很可能对环境造成严重污染。污泥的处理方法有多种,但湿式氧化法是近年来污泥处理最有效的方法。不仅难降解有机物可被氧化,灭菌率还高,可以减少污泥中的重金属,反应时间短,反应后可以达到减量化、无害化、稳定化的污泥,使污泥进行农用资源化处置[2-3]。

污泥土地利用是城市污泥最为可行的处置方法[4],既可降低污泥处置的成本,又可充分利用污泥中的大量有机质和氮磷钾等营养成分,作为农业生产的有机肥料,为植物生长提供养分,但是污泥中所含的重金属是污泥农用最主要的限制因素。因此探讨湿式氧化处理后的污泥对植物的生长影响,可以更好的利用城市污泥,使污泥变废为宝。本实验通过实验室盆栽实验研究小麦种苗的生长情况,旨在利用生物性的生理生化指标,提供污泥农用的科学依据。

1 材料和方法

①材料:供试土壤为碱性沙壤土,供试污泥为经湿式氧化法(200℃,1.5MPa)处理的城市污泥。供试小麦为春小麦。②方法:盆栽实验,采用10×10cm的塑料盆,土样过2mm筛。实验设计污泥与土壤的重量比0、5%、10%、20%、40%、60%设置6个梯度实验。每个处理设置3次重复实验。试验在室温中进行,室温控制在15～25℃,相对湿度50%～60%。选取健康的小麦种子经蒸馏水浸种24h后,种植在土壤中,每盆种30粒种子。

2 分析测定方法

①小麦种子发芽指标:3天测定发芽势和7天测定发芽率,计算发芽指数和活力指数。②小麦幼苗形态指标测定:测量平均株高、根长和小麦干重。小麦干重采用烘干法测定。③小麦中重金属含量的测定:采用硝酸-高氯酸消煮,Zn、Cu总量使用火焰原子吸收分光光度法。

表1 污泥的施用率对小麦种子萌发和幼苗形态的影响

表2 不同污泥施用率对小麦种苗中重金属含量的影响

3 结果分析与讨论

3.1 不同浓度的施用量对小麦种子萌发和幼苗形态的影响

一定量污泥的施用可以促进小麦种苗的萌发,但污泥施用量过多,对小麦种子的萌发有抑制作用,从表1可以看出,10%的污泥施用量,对小麦种子萌发效果最好,几乎100%促进了小麦种子的萌发。但是污泥施用量超过了40%,小麦种子的萌发就开始受到抑制,发芽率和发芽势显著减少,高污泥施肥量不适合小麦种子的萌发。

污泥施用量在10%时,其株高和根长最大,分别比空白增加了58.06%和59.45%,其干重也高于各施肥处理,小麦在一定量的污泥施用下,萌发和长势都很好,高于不施污泥的对照土壤,说明污泥确实对作物的生长有一定的促进作用,但污泥施用率过高,则会起到相反的抑制作用,所以在实际农用中,要对污泥施加量予以注意。

3.2 不同污泥施用量对小麦种苗中重金属Cu、Zn含量的影响

重金属是限制污泥农用的最主要因素,湿式氧化法虽然可以减少污泥中的重金属含量,达到可以农用的标准,但是污泥中仍含有少量重金属,这些重金属是否会对小麦种苗造成污染是污泥是否可以施用的关键因素。由表2可知,小麦种苗中的重金属含量很少,含量最大的Zn浓度也远远小于限量的标准,但种苗中重金属的含量随污泥施用量的增大而增加。而且种苗实验的时间尚短,重金属在种苗内的累积时间不长,或许是重金属含量不高的原因之一,在实际应用中,仍然需随时检测作物体内的重金属含量。

4 结语

污泥湿式氧化后其指标符合污泥农用时污染物的控制标准(GB4284-84),且在小麦种苗的种植上,一定量的处理污泥可以很好的促进小麦种子的萌发和种苗的生长,种苗长势良好。经过处理后的污泥可以用于农业利用,一些研究也表明,污泥农用后可以促进作物的产量和品质[5]。不过在实际应用中要注意污泥的施用量,污泥施用过高反而会抑制种子的萌发和生长,而且小麦种苗中重金属含量随污泥的施用量增加而增多,在实际应用中需实时监控,避免造成重金属污染。

[1]卢年春,李萍,凌云,等.城市污泥综合利用研究[J].安徽农业科学,2005,3(11):2101-2103.

[2]罗刚,徐荣险.污泥处理处置技术的研究进展[J].广东化工,2007,34(12):82-85.

[3]杨琦,刘广立.污泥处理和处置技术新进展[J].上海环境科学,1999,18(3):50-52.