我國(guó)北方地區(qū)土壤退化和沙化嚴(yán)重，如何改良沙地土壤，恢復(fù)沙地植被，是當(dāng)前區(qū)域生態(tài)保護(hù)工作的重點(diǎn)，也是推進(jìn)區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程的重要內(nèi)容之一。針對(duì)北方沙地土壤流動(dòng)性大、有機(jī)質(zhì)濃度低、保水性能差等現(xiàn)狀，在綜述前人研究成果基礎(chǔ)上，得出：城市污泥具有物源充足、有機(jī)質(zhì)濃度高、礦物質(zhì)養(yǎng)分(N、P、K)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集、黏性物質(zhì)濃度大、有利于促進(jìn)沙地植物生長(zhǎng)等優(yōu)良特性，可以通過(guò)廢物循環(huán)利用，實(shí)施沙地土壤改良，用于沙地植被修復(fù)與重建。


但是，由于城市污泥主要來(lái)源于工業(yè)或生活污水處理廠，其中含有一定量的重金屬、有機(jī)污染物和病源微生物等有害物質(zhì)，直接應(yīng)用可能對(duì)沙地生態(tài)環(huán)境帶來(lái)潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，必須采取污染物源頭控制、生物堆肥發(fā)酵、固化/穩(wěn)定化預(yù)處理等措施，制訂相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范以及嚴(yán)格施用范圍和施用量，并實(shí)施長(zhǎng)期的跟蹤監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，才能確保城市污泥在沙地生態(tài)修復(fù)中的有效性。

關(guān)鍵詞北方沙地;城市污泥;生態(tài)修復(fù);風(fēng)險(xiǎn)防控

20世紀(jì)60年代以來(lái)，受人類活動(dòng)和氣候變化的影響，我國(guó)北方地區(qū)草原和綠洲出現(xiàn)大面積的退化和沙化，并引起沙暴頻發(fā)等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)我國(guó)北方生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。沙漠化是我國(guó)北方草原區(qū)存在的突出環(huán)境問(wèn)題之一，為有效遏制風(fēng)沙危害和保護(hù)沙地生態(tài)環(huán)境，通過(guò)以植被重建為主要措施的生態(tài)恢復(fù)與重建工程，可有效緩解區(qū)域沙漠化，促進(jìn)沙地生態(tài)恢復(fù)。

在沙地生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，改良沙地土壤發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。影響修復(fù)效果的關(guān)鍵因素之一是增加土壤肥力和土壤持水力，而城市污泥作為污水生物處理過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)及其吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的集合體，含有豐富的N、P、K、有機(jī)質(zhì)和植物生長(zhǎng)所需要的其他微量元素，無(wú)害化處理的污泥能改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤持水力和肥力，增加土壤微生物多樣性等，是很好的土壤改良劑。

但城市污泥中含有重金屬、有機(jī)污染物及病原菌等有害物質(zhì)，直接用于退化沙地生態(tài)修復(fù)可能具有一定的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。筆者將對(duì)城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)的必要性和可行性進(jìn)行探討，分析當(dāng)前城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)解決對(duì)策，以期能降低城市污泥生態(tài)修復(fù)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并有效提升城市污泥的資源化利用率。

1沙地生態(tài)修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀及限制因素

1.1修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀

土地荒漠化和沙化問(wèn)題仍是目前我國(guó)最為嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題，是實(shí)施區(qū)域生態(tài)恢復(fù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。第五次全國(guó)荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，中國(guó)荒漠化土地面積為261.2×104km2，約占我國(guó)土地面積的27.2%，全國(guó)因風(fēng)蝕沙化每年損失土壤有機(jī)質(zhì)、氮素和磷素高達(dá)5590萬(wàn)t。

北方沙地又是我國(guó)沙漠化最為嚴(yán)重的地區(qū)，沙地生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，其土壤改良和植被恢復(fù)十分迫切。為防止沙地面積進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)前采取的修復(fù)技術(shù)包括植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、設(shè)置沙柳沙障、功能高分子材料組裝技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)等。

經(jīng)過(guò)多年生態(tài)修復(fù)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，這些技術(shù)針對(duì)不同沙地區(qū)域特征解決了一系列問(wèn)題，對(duì)幾種常見(jiàn)的沙地修復(fù)技術(shù)的內(nèi)涵、適宜利用區(qū)域及在我國(guó)某些地區(qū)影響效果進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1沙地修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用

1.2關(guān)鍵限制因素及存在問(wèn)題

我國(guó)沙地區(qū)域面積大，不同區(qū)域特征差異明顯，限制沙地修復(fù)的主要因素包括：土壤結(jié)構(gòu)破壞，保水保肥能力差;土壤極度貧瘠，養(yǎng)分(N、P、K)和有機(jī)質(zhì)濃度低，碳氮比不平衡;干旱少雨或雨水太集中，影響植被的生長(zhǎng);風(fēng)沙大，已經(jīng)恢復(fù)的植被容易被流沙掩埋。除了自然條件限制因素外，目前修復(fù)技術(shù)也存在一些問(wèn)題：

1)植物修復(fù)技術(shù)依靠種植植物來(lái)改善土壤條件，但是植物成活率低，后期養(yǎng)護(hù)成本高;

2)沙障、化學(xué)高分子材料、節(jié)水灌溉等技術(shù)能很好地解決沙地區(qū)域風(fēng)沙大、保水保肥差、水資源缺乏等問(wèn)題，但前期一次性費(fèi)用高、使用年限短;

3)微生物修復(fù)技術(shù)通過(guò)微生物分解有機(jī)質(zhì)增加土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，存在微生物篩選時(shí)間長(zhǎng)、接種后難適應(yīng)性等問(wèn)題，導(dǎo)致沙地生態(tài)修復(fù)的可持續(xù)性受到質(zhì)疑，修復(fù)后的沙地又面臨沙化的危險(xiǎn)。

與其他技術(shù)相比，城市污泥具有黏性、保水性好及養(yǎng)分含量高的特性，根據(jù)不同沙地區(qū)域特征，將城市污泥與植物修復(fù)、沙障、節(jié)水灌溉等技術(shù)相結(jié)合，將其作為沙地土壤改良先行技術(shù)，從改善沙地土壤開(kāi)始，優(yōu)化植物生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，使沙地生態(tài)修復(fù)具有可持續(xù)性。

2城市污泥產(chǎn)生現(xiàn)狀及其物質(zhì)特性

2.1產(chǎn)生現(xiàn)狀

據(jù)《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)“十一五”期間的污水處理率已達(dá)77.5%，污水排放量為1.25×108m3/d。位于我國(guó)北方沙地周邊五省/區(qū)(內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、陜西省、山西省)2014年城鎮(zhèn)生活污水排放量高達(dá)4.12×109m3/a，按污泥產(chǎn)量占處理水量的0.3%～0.5%(以含水率97%計(jì))計(jì)算，污泥產(chǎn)量為1.24×107～2.06×107m3/a。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合編制的《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，到2015年，污水處理率進(jìn)一步提高，城市污水處理率達(dá)到85%(直轄市、省會(huì)城市和計(jì)劃單列市城區(qū)實(shí)現(xiàn)污水全部收集和處理，地級(jí)市達(dá)85%，縣級(jí)市達(dá)70%)，縣城污水處理率平均達(dá)70%，建制鎮(zhèn)污水處理率平均達(dá)30%。

因此，北方五省/區(qū)城市污泥的產(chǎn)生量將進(jìn)一步增加，處理處置與資源化利用更加迫切。城市污泥除了含有大量的養(yǎng)分資源外，還有一些有害污染物，如何對(duì)其有效處理并實(shí)現(xiàn)安全利用是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2.2物質(zhì)特性

城市污泥中養(yǎng)分含量豐富，但不同地區(qū)存在差異。李艷霞等通過(guò)分析全國(guó)96家污水處理廠污泥發(fā)現(xiàn)，城市污泥中含有豐富的N、P、K和有機(jī)質(zhì)(表2)，養(yǎng)分含量跟畜禽糞便等農(nóng)家肥相當(dāng)，純豬糞中N、P、K和有機(jī)質(zhì)濃度分別為20.7、9.0、11.2和714g/kg，而城市污泥中有機(jī)質(zhì)濃度最高可達(dá)696g/kg，平均濃度為384g/kg，是純豬糞有機(jī)質(zhì)平均濃度的54%，城市污泥與豬糞和豬廄肥相比，可制成有機(jī)肥并加以利用。

然而，城市污泥中含有的重金屬種類多，主要有Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni等。郭廣慧等統(tǒng)計(jì)了2006—2013年國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的中國(guó)城市污泥重金屬濃度，并分析了其區(qū)域分布特征和變化趨勢(shì)，結(jié)果表明，城市污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni濃度分別為182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9mg/kg，與GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相比均有不同程度的超標(biāo)。

此外，城市污泥中有機(jī)污染物種類復(fù)雜，常見(jiàn)的微量有機(jī)污染物主要有多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)、可吸附有機(jī)鹵化物(AOX)、直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)、壬基酚(NP)、鄰苯二甲酸酯類(DEHP)、氯苯(CBs)、氯酚(CPs)等。

污泥中的有機(jī)污染物因地區(qū)及工業(yè)類型不同而異，即使同一污水處理廠在不同時(shí)期產(chǎn)生的污泥，其中有機(jī)污染物的種類和濃度也不盡相同。城市污泥中還含有烷基酚、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基苯類、氨類、鹵代烴類、醚類等化合物。

另外，受到處理技術(shù)等因素限制，填埋、焚燒等處理方式存在造成二次污染和處理代價(jià)高等問(wèn)題，每年污泥處理的費(fèi)用占整個(gè)污水處理廠費(fèi)用的50%左右，限制了污水處理廠作為污水凈化設(shè)施的作用。因此，通過(guò)有效技術(shù)手段，因地制宜地將沙地周邊城市污泥資源化用于沙地土壤改良和植被恢復(fù)是較好的處理方式，具有廣闊應(yīng)用前景。

表2城市污泥中的養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)濃度


3城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)的優(yōu)勢(shì)

3.1改良退化沙地土壤的理化性質(zhì)

土壤沙化導(dǎo)致土壤環(huán)境劣化，土壤剖面形態(tài)毀損，肥力減退，從而使土壤熟化過(guò)程受阻，各肥力要素間調(diào)節(jié)功能減弱，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力降低，最終造成生產(chǎn)力下降或自然肥力消失。城市污泥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)養(yǎng)分(N、P、K)的特性，其施用能快速有效地提高沙地土壤的有機(jī)質(zhì)濃度，改變土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤水分維持能力，從而達(dá)到防止沙化的目的。

華正偉等將厭氧消化后的脫水污泥(含水率為85%)靜置7d后，直接與沙土按一定比例混合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著污泥施用量的增加，沙地中養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)濃度不斷提高，其理化性質(zhì)也會(huì)發(fā)生明顯變化，通常二者表現(xiàn)為正相關(guān)。

土壤孔隙度、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、持水保水能力、團(tuán)聚體穩(wěn)定性等隨著污泥施用量的增加而增加，土壤容重則會(huì)隨之降低。另外，城市污泥具有較強(qiáng)的黏性、持水性和保水性，因此，在施入城市污泥早期有利于提高沙地土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和持水保水能力。沙地土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改善及保水保肥能力的增強(qiáng)，為植物營(yíng)造適宜于生長(zhǎng)發(fā)育的土壤環(huán)境，防止進(jìn)一步沙化的可能。

3.2提高土壤養(yǎng)分濃度并促進(jìn)植物生長(zhǎng)

植被恢復(fù)與重建是綜合防治沙漠化最主要和最基本的措施。對(duì)沙地生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是植被覆蓋度極低，風(fēng)蝕嚴(yán)重、土壤極度貧瘠且基質(zhì)極不穩(wěn)定，植被自我恢復(fù)能力十分微弱，必須輔以人工手段才能在短時(shí)期內(nèi)使沙地植被得以恢復(fù)。

城市污泥中含有N、P、K及大量的有機(jī)質(zhì)，可提高沙化土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，增強(qiáng)土壤肥力，改善植物生長(zhǎng)，將其應(yīng)用于退化沙地土壤的改良越來(lái)越受關(guān)注。楊濤等[36]利用抽濾脫水風(fēng)干后的污泥，與土壤按照5%、10%、15%和20%比例混合后種植黑麥草、高羊茅，研究發(fā)現(xiàn)，污泥比例為5%和10%時(shí)，黑麥草和高羊茅的生物量、葉綠素含量均較高，表現(xiàn)出污泥促進(jìn)黑麥草、高羊茅生長(zhǎng)效應(yīng)。

王淑影等利用二沉池的污泥經(jīng)絮凝自然風(fēng)干后與土壤混合進(jìn)行花卉種植試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)污泥施用比為3%～5%時(shí)，可促進(jìn)波斯菊的生長(zhǎng)，其株高、花數(shù)、葉綠素含量均大于對(duì)照組。城市污泥對(duì)于改善沙土中養(yǎng)分元素濃度方面表現(xiàn)顯著，且隨著施泥量的增加，有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷濃度明顯增加。

Su等研究表明，在污泥處理的土壤中總磷和速效磷濃度在0～25cm土層中顯著增加，同時(shí)磷絕大部分保留在土壤表層(0～25cm)或者被植物利用。李霞利用城市污泥改良科爾沁沙地土壤，將城市污泥按照0、30、60和90t/hm2與沙土直接混合后填充到土柱中，研究發(fā)現(xiàn)，隨著城市污泥的施加能明顯改善沙地土壤中氮、磷濃度;不同深度土壤硝態(tài)氮的濃度均隨污泥施用量的增加而明顯增加，污泥施用量為60和90t/hm2時(shí)，土壤中氮濃度的最低值分別是對(duì)照組的6和8.3倍。

華正偉的研究表明，城市污泥的施入能促進(jìn)楊樹(shù)幼苗的生長(zhǎng)，隨污泥量的增加效果更加明顯，當(dāng)污泥與沙土的比例為1∶1時(shí)，與對(duì)照組相比楊樹(shù)幼苗的株高、胸徑、葉面積分別提高3.95倍、1.68mm和1.55倍。由此可見(jiàn)，城市污泥的施入顯著提高沙土中總氮、總磷濃度，養(yǎng)分的提高有利于恢復(fù)沙地植被和促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

3.3提高沙地土壤微生物活性

污泥的施入使沙地土壤環(huán)境得到改善，為微生物活動(dòng)提供了場(chǎng)所。土壤微生物的分解、腐化等活動(dòng)能促進(jìn)土壤中物質(zhì)的循環(huán)，提高土壤的肥力。城市污泥的施入，一方面輸入了大量的N、P、K、有機(jī)質(zhì)和微量元素等，有利于促進(jìn)沙土中原有微生物的生長(zhǎng)和繁殖;另一方面城市污泥本身就含有豐富的微生物，從而大大提高了土壤中微生物的數(shù)量和種類。

張?chǎng)蔚炔捎肞CR-DGGE(polymerase chainreaction & denaturing gradient gel electrophoresis)方法分析污泥對(duì)土壤中微生物的影響，結(jié)果表明，施肥1周后土壤中細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)均發(fā)生了較大變化。污泥對(duì)土壤微生物不同種群及其群落功能多樣性均有所影響，在旱地上施用污泥復(fù)混肥(旱地施用的污泥比例占20%)，并與等量化肥相比，對(duì)反應(yīng)較為敏感的硝化細(xì)菌和好氧性纖維素分解細(xì)菌具有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)好氧細(xì)菌、真菌、放線菌和氨化細(xì)菌有激活其活性的趨勢(shì)，同時(shí)其激活作用隨污泥復(fù)混肥中污泥濃度的提高而增強(qiáng)。

Sciubba等利用厭氧污泥、好氧污泥分別與米糠按照氮濃度為50、150和300mg/kg組成混合基質(zhì)，施用到砂質(zhì)土壤中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，所有施用污泥的土壤中微生物種類保持穩(wěn)定，但是土壤中生物量碳、β-葡糖苷酶、脫氫酶、蛋白酶和堿性磷酸單酯酶活性均較對(duì)照組有較大提升。

因此，城市污泥的施用，可以提高沙地土壤微生物多樣性及土壤酶活性，微生物在土壤中的活動(dòng)反過(guò)來(lái)增加沙地土壤的養(yǎng)分含量，促進(jìn)土壤改良和植被恢復(fù)，最終達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的。

4城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及防控對(duì)策

4.1潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

4.1.1重金屬污染

城市污泥中的重金屬是限制其在沙地生態(tài)修復(fù)利用的主要因素之一。污泥中的重金屬主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd和Mo等。不同地區(qū)的城市污泥所含重金屬的種類和數(shù)量有所差異，主要是不同城市的工業(yè)類型不同，排放的污水有所差異，致使污泥中重金屬的種類和濃度也有所不同。

一般來(lái)說(shuō)，以處理生活污水為主的污水處理廠所產(chǎn)生的污泥重金屬濃度較低。如廣西省城市污泥的總養(yǎng)分為87.11g/kg，有機(jī)質(zhì)占34.63%，具有較高的農(nóng)用價(jià)值，然而Zn和Cd平均濃度分別為1095.75和16.22mg/kg，超過(guò)GB4284—1984標(biāo)準(zhǔn)限值;廣州市不同類型城市污泥中Cu、Zn、Mn和Ni濃度較高，變化幅度較大，而Pb和Cr濃度較低。污泥中重金屬會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，并在植物體內(nèi)累積，有關(guān)污泥的施用導(dǎo)致沙地植物體內(nèi)重金屬的累積鮮有報(bào)道。

但污泥的農(nóng)用會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田土壤中重金屬累積，致使小麥、大豆、蔬菜等作物可食用部位重金屬濃度超標(biāo);抑制作物的生長(zhǎng)，降低其品質(zhì);加重土壤的鹽漬化，抑制苗木種子的發(fā)芽率及苗木生長(zhǎng)等相關(guān)的研究很多。因此，需進(jìn)一步研究污泥施用于沙地時(shí)，重金屬在植物體內(nèi)的累積情況。另外，由于污泥施用量過(guò)大或長(zhǎng)時(shí)間施用，重金屬具有易遷移的特性，可能會(huì)對(duì)地下水造成不同程度的污染風(fēng)險(xiǎn)。

4.1.2N、P累積性污染

城市污泥中豐富的N、P對(duì)沙地土壤是很好的補(bǔ)充，但如果施用過(guò)量或者長(zhǎng)期施用會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分過(guò)剩，多余的N、P通過(guò)地表徑流和地下滲漏使地表水和地下水受到污染。Suramplli等的研究表明，長(zhǎng)期(85a)施用污泥的土壤及地下水中未見(jiàn)重金屬的累積，但在地下水中卻檢測(cè)出硝態(tài)氮的存在。

Kumar等的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)城市污泥中氮濃度達(dá)到土地利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，磷濃度會(huì)超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，存在向水體遷移的風(fēng)險(xiǎn)。Shober等通過(guò)簡(jiǎn)單脫水干化后直接將城市污泥施用到土壤中，經(jīng)過(guò)多年連續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，除了導(dǎo)致Zn、Cu濃度增加外，有效態(tài)N、P濃度也大幅增加，可能會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化及地下水污染。但堆肥熟化后的污泥中，可溶性N、P的量有所減少，可降低該風(fēng)險(xiǎn)。

李霞在研究城市污泥用于科爾沁沙地土壤改良過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著污泥施用量的增加，深層土壤中硝態(tài)氮濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于表層，存在硝態(tài)氮向地下水遷移的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量或長(zhǎng)期施用城市污泥存在N、P污染風(fēng)險(xiǎn)，因此有必要加強(qiáng)N、P施用閾值的研究。

4.1.3有機(jī)污染物致癌

近年來(lái)，城市污泥中有機(jī)污染物日益受到人們的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多的是多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)，其為廣泛分布于環(huán)境中的一類持久性有機(jī)污染物，部分多環(huán)芳烴具有強(qiáng)致癌性與致突變性，且易被生物富集，是目前城市污泥土地利用關(guān)注的重點(diǎn)。

由于PAHs具有疏水性和親脂性，污水處理過(guò)程中PAHs易吸附到污泥顆粒中，如果不加以處理或施用不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致PAHs在土壤中富集并污染周邊土地、地下水，對(duì)植物產(chǎn)生持續(xù)的毒害作用，從而破壞其生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)食物鏈及飲用水對(duì)人體產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)。含PAHs的污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎施用。

4.2對(duì)策建議

針對(duì)城市污泥施用到沙地過(guò)程中，其中含有的復(fù)雜污染物類型，對(duì)沙地生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)提出以下對(duì)策：

(1)城市污泥中的重金屬、有機(jī)污染物大多來(lái)自工業(yè)廢水處理，對(duì)工業(yè)企業(yè)排放的廢水中重金屬、有機(jī)污染物濃度嚴(yán)格控制，達(dá)標(biāo)排放，從源頭上控制污染物在污泥中的累積。同時(shí)，將生活污水和工業(yè)廢水分流，集中到不同污水處理廠處理，工業(yè)污泥和生活污泥分開(kāi)處理利用，將大大減少城市污泥處理成本。

另外，考慮對(duì)工業(yè)廢水采取一些前處理的措施，將重金屬?gòu)膹U水中分離出來(lái)。并對(duì)企業(yè)排放的廢水、煙氣中有機(jī)污染物進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放，結(jié)合生物法在污水處理過(guò)程中分離純化并接種特異性微生物來(lái)降解PAHs等有機(jī)污染物。

(2)城市污泥中含有重金屬、有機(jī)污染物、病原菌、蟲卵等有害物質(zhì)，且含水量高、性質(zhì)不穩(wěn)定，直接施用在沙地上不僅易引起環(huán)境的二次污染，還存在作物燒苗和病害等問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。

采用高溫好氧堆肥并在堆肥中添加復(fù)合微生物菌劑來(lái)鈍化重金屬、殺滅病原菌、降解PAHs、降低可溶性N、P的濃度、提高有機(jī)質(zhì)的腐殖化程度，從而提高其土地利用的可行性和安全性。研究表明，在改良土壤中施用污泥堆肥，可促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，改善土壤通氣狀況，提高土壤對(duì)重金屬、有機(jī)污染物等有害物質(zhì)的緩沖能力，降低有機(jī)污染物的生物有效性等。

(3)采用固化/穩(wěn)定化技術(shù)可有效減少污泥中重金屬的浸出[68]，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用到重金屬污染土壤修復(fù)和農(nóng)用污泥重金屬固化等方面。有關(guān)土壤中重金屬的固化/穩(wěn)定化藥劑有多種，硅酸鈣、碳酸鈣和熟石灰等石灰性物質(zhì)應(yīng)用較多。金屬氫氧化物的溶解度都較低，如果使用石灰作為堿制劑，則可通過(guò)與鈣的共沉淀現(xiàn)象促進(jìn)沉淀產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)污泥中重金屬的固定去除。

施用石灰除可固定重金屬外，還能使污泥富集鈣，鈣可促進(jìn)受施土壤的膠體凝聚，增加土壤團(tuán)聚性，改善土壤結(jié)構(gòu)。但在施用時(shí)應(yīng)注意使污泥pH保持在堿性范圍。目前，研究重點(diǎn)大多是城市污泥在農(nóng)田中的利用，參考污泥農(nóng)用的研究成果及存在的問(wèn)題，結(jié)合沙區(qū)區(qū)域特征提出以下建議：

(1)針對(duì)沙地區(qū)域特征開(kāi)展技術(shù)應(yīng)用研究。我國(guó)北方沙地廣闊，沙化區(qū)域環(huán)境差別較大，因此應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域沙化特點(diǎn)采取不同措施。對(duì)風(fēng)沙大、沙丘易流動(dòng)的區(qū)域，主要的防治措施應(yīng)是設(shè)置沙障、覆蓋致密物等，將沙土固定，在后續(xù)植被修復(fù)時(shí)利用城市污泥黏性大、保水性好的特點(diǎn)，利于種子附著、萌

發(fā);而對(duì)于養(yǎng)分極度貧瘠、水土流失嚴(yán)重的區(qū)域，城市污泥施用應(yīng)作為主要治理措施，輔以微生物修復(fù)、水資源有效利用等其他技術(shù)，因地制宜采取不同技術(shù)手段將會(huì)達(dá)到更好修復(fù)效果。另外，分析沙地可以達(dá)到的修復(fù)狀況及修復(fù)后用途，針對(duì)修復(fù)后可作為農(nóng)田、牧場(chǎng)等沙化區(qū)域，應(yīng)采取堆肥、固化等措施降低污染物濃度，減少施用年限、施用量，防止污染物進(jìn)入食物鏈。

(2)制訂污泥沙地利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2009年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了CJ/T209—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥農(nóng)用的養(yǎng)分、重金屬濃度、有機(jī)污染物及微生物指標(biāo)等給出了具體閾值，但施用量、施用年限和施用方式?jīng)]有給出具體準(zhǔn)則。

有關(guān)城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及參考標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有具體的規(guī)定。因此，需進(jìn)一步研究城市污泥中污染物在沙地植被、土壤和地下水系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其機(jī)制，加緊制訂有關(guān)重金屬、有機(jī)污染物、病原體及N、P等閾值，制訂針對(duì)不同土壤類型污泥施用量、施用年限和施用方式等方面的控制標(biāo)準(zhǔn)。

(3)加強(qiáng)長(zhǎng)期綜合性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。盡管城市污泥中含有一些有害污染物，但污泥中含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)于被破壞的沙地是很好的補(bǔ)充，污泥回歸于土地，相對(duì)于焚燒、填埋、投海等是較合理的處理方式。但是，必須明確污泥施用過(guò)程中存在的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，從植物、土壤和地下水三方面對(duì)沙地進(jìn)行綜合性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。可能短時(shí)間內(nèi)污泥施入對(duì)沙地生態(tài)環(huán)境沒(méi)有負(fù)面影響，仍需長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，對(duì)污泥施入后的5a甚至10a內(nèi)連續(xù)評(píng)估其對(duì)沙地生態(tài)環(huán)境的影響。

5結(jié)語(yǔ)

生態(tài)修復(fù)最終目的是增加沙地區(qū)域植物蓋度。城市污泥施入沙地中可改善土壤環(huán)境，為植物營(yíng)造良好的立地環(huán)境，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，在理論上是可行的;國(guó)家針對(duì)城市污泥安全處置有專項(xiàng)資金補(bǔ)貼，以此為基礎(chǔ)修復(fù)退化沙地，可有效降低修復(fù)成本，并產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益，在經(jīng)濟(jì)上是可行的;盡管城市污泥中含有一些污染物，但隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，污水處理技術(shù)的提高，污泥中重金屬、有機(jī)污染物等濃度將逐漸降低，結(jié)合堆肥、固化/穩(wěn)定化等技術(shù)及相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)管控使污泥達(dá)到利用標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)上是可行的。

然而，城市污泥中成分復(fù)雜，資源化用于沙地生態(tài)修復(fù)可能存在一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，未來(lái)有必要加強(qiáng)重金屬、有機(jī)污染物在沙地土壤和植物中遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理、氮和磷在土壤中遷移轉(zhuǎn)化及施加閾值等方面的研究;充分考慮沙地區(qū)域風(fēng)沙大、干旱少雨、沙土疏松易滲漏等自然氣候特點(diǎn)，以及當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，結(jié)合城市污泥堆肥配施、植物修復(fù)、高分子保水材料等其他修復(fù)技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)整裝集成;構(gòu)建城市污泥用于沙地生態(tài)修復(fù)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，通過(guò)對(duì)污染物在沙地中遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究，從水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境三方面評(píng)估污泥應(yīng)用過(guò)程中可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。加強(qiáng)以上三方面的研究，安全有效地將城市污泥應(yīng)用到沙地中將是解決當(dāng)前我國(guó)北方沙地區(qū)域城市污泥難處理處置的新途徑。

來(lái)源：環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào);作者：王磊，香寶，蘇本營(yíng)，方廣玲，胡鈺，潘麗波，王癑