中国城市污泥应用对作物产量、品质和土壤质量的影响

丁洪，余居华，郑祥洲，张玉树，钟云峰

1. 福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2. 泉州市洋屿土壤科技有限公司，福建 泉州 362800

目前，中国农田土壤质量越变越差，一是有机质减少，二是有些元素越来越缺乏，三是土壤板结，四是盐碱化，而有机质肥源短缺是面临的很大问题（张辉等，2020）。虽然中国已启用了耕地休耕等方式（周彬等，2021），但是按德国植物营养学家李比希的“归还学说”理论还是显得不够和不足，仍有一些元素会缺乏。到 2020年中国城市建设有4500多座污水处理厂，污泥产量会突破6000万吨（含水率 80%），这是一个庞大的资源（戴晓虎，2012）。污泥的有机质、氮磷钾、中微量元素等元素比较丰富（卢振兰等，2012），资源化利用能改善土壤质地，对土壤生态环境有所裨益，如能再循环利用这些营养物质，则能解决土壤质量变差的问题。现在世界各国的主要污泥处置方式大多数是农业利用，这是符合可持续发展战略，被认为是最有前景的污泥处理处置方式，欧美等先进国家农业利用率占污泥总量的一半以上（丘锦荣等，2009）。中国人均耕地面积很有限，如果没有先进的科学施肥指导使用污泥必然会造成污染土壤，这也许是禁止污泥施入土壤的根本原因之一；像加拿大这样的国家也只是利用部分的土地用作污泥处理，而其他部分则施用绿肥（Vasseur et al.，1999）。当前，污泥应用在国内外都有研究，但各国的条件不一。中国在污泥肥料方面已经开展了一些研究，有污泥单独使用、污泥堆肥、污泥有机-无机肥、污泥生物有机肥等各种处理方式，并在多种作物上施用，在作物的产量、品质和土壤质量上都取得了一些结果。本文对各试验研究结果进行梳理和总结，旨在为城市污泥利用提供理论与实践依据。

1 污泥在农作物上的应用

1.1 水稻

水稻是中国最主要的粮食作物。在常规施肥的基础上增施3750—97500 kg·hm−2的污泥有机肥，秧苗表现出根系发育良好，生长健壮，产量可增4.8%—11.9%（丁文等，2006；王立志，2012）。施污泥量为 22.5 t·hm−2和 45 t·hm−2时，水稻生物量与对照相比分别增加了11.5%和11.8%，施用过多并不增产（王新等，2002）。当污泥用量达 45 t·hm−2或1%以上时，水稻出苗率比对照低 13.7%，原因是盐分对作物造成危害或重金属污染所致（乔艳等，1998；王新等，2002）。施用适量的污泥，糙米中Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn含量均未超过国家食品卫生标准允许范围。污泥中的重金属不会对农产品品质、土壤和地下水产生不良影响（王新等，2002；丁文等，2006）。但在水稻上进行的试验还不多，也缺乏连续多年的试验结果，这有待于进一步研究。

1.2 旱地作物的应用

1.2.1 麦类

在旱地麦类作物上施用污泥、污泥有机肥和污泥复混肥，结果在产量、品质上表现出良好作用。在小麦上，施用污泥的种苗在萌发、长势及其他生理生化指标有一定提高，明显地促进土壤中速效养分的积累（王乐等，2016），增产效果和土壤培肥明显优于化肥（陈同斌等，2002）。王虹等（1998）用褐土、潮土、棕壤、砂姜黑土四类土壤，在田间大面积应用，小麦增产 5.4%—12.5%，平均增产10.1%。污泥施用量为9000 kg·hm−2和复种绿肥还田情况下，可以改善小麦生物性状，增加籽粒产量和生物产量，而且处理中产量表现出最好（黄涛等，2015）。在一年内，施入污泥为56.3 t·hm−2基肥，可以缓慢而持续不断的地提供养分供用；而化肥的养分释放速度快、强度高，这样形成互补，使小麦增产达到极显著水平（李梦红等，2009）。但这显然比黄涛等（2015）的施肥量要高得多。在沙质土壤上，施用污泥复混肥除增产率为7.6%—20.2%外，还具有改良土壤效果。施用复混肥可以控制污泥过多而引起重金属在土壤中的累积及在粮食作物中的富集现象（李海英等，2006）。

与小麦相同，施用污泥对大麦生长影响较大，与对照相比，分蘖期、拔节期和抽穗期的株高分别高86%、l17%和29.7%，增产l72%—272%；施用污泥-羽扇豆混合堆肥增产 236%—292%（周东兴等，2009）。然而，在大麦上还少见报道。

1.2.2 玉米

玉米也是三大主粮之一。研究表明，施用污泥7.5—30 t·hm−2对玉米个体生长有促进作用，产量增加，品质改善，比不施污泥处理增产4.4%—13.6%（张翔等，2006）。施用 18.7—75.0 t·hm−2时，不同污泥增产效果达到极显著水平（李梦红等，2009）。玉米施用消化污泥、污泥堆肥与污泥肥料均比对照分别显著增产32.5%、24.6%、41.9%；施消化污泥和污泥堆肥与施用化肥处理相比，产量分别减少4.0%和 9.8%，但施用污泥肥料却又增加了 2.8%（黄雅曦等，2010）。通过污泥不同的施用方式（沟施、撒施、表土下20 cm施用）和不同施用量（30、90、200 t·hm−2）对玉米生长和品质的影响表明，施用适量的30 t·hm−2污泥量，其农艺性状和籽粒蛋白质含量均显著高于对照；在表土下20 cm整体上较其他两种施用方式有更高的出苗率和籽粒产量。过量的污泥则导致产量和品质降低（占婷婷等，2019）。另外，在不同土壤上，污泥、污泥复合肥均表现出明显的增产效应，籽粒产量较对照增加 11.0—26.9 g·pot−1和 10.3—14.1 g·pot−1，达到显著水平。籽粒产量按草甸土—白浆土—轻碱土顺序递减（姜城等，1996），而且籽粒中重金属含量均未超过国家相关标准（姜城等，1996；占婷婷等，2019）。施用不同量的生活污泥后，与小麦一样，玉米籽粒中主要是Pb的单项污染指数大于l，污染较严重（李梦红，2010）。但重金属Pb在极个别试验中有超标现象，因为通过施用污泥试验前后没有表现出重金属元素对作物的污染（张翔等，2006）。

1.2.3 薯类

薯类也称为第四大主粮作物。大田试验表明，施用污泥有机-无机复混肥对马铃薯各项农艺性状指标有所改善，如植株生长健壮，茎秆坚实，叶片增厚，抗病力增强。施肥量为1200 kg·hm−2时，马铃薯产量最高，较空白对照和施用无机肥料分别增产25.4%和17.6%（朱春来，2009）。研究还表明，所有的处理中施用6000 kg·hm−2污泥有机肥+化肥处理马铃薯产量最高，比化肥处理增产19.7%，增产显著。而且一级薯提高17%，淀粉、维生素C和干物质含量分别提高0.9%、2.4 mg·l00 g−1和1.5%，马铃薯中硝酸盐、亚硝酸盐和还原糖含量分别降低35.8 mg·kg−1、0.7 mg·kg−1和 0.1%。施用污泥有机肥的马铃薯薯块中 Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn含量均在国家食品卫生标准范围内（丁文等，2005）。然而，有关甘薯的研究还较少。

1.2.4 油菜

在油菜上，适宜的污泥用量甚至比施用化肥更能促进油菜对 N、P、K的吸收，有效提高营养元素的利用效率（王强等，2008）。油菜的发芽率、株高、根重和生物量均被提高，而且提高产量和品质的幅度高于施用化学复混肥。但是，过量的污泥对油菜产量的促进作用则明显降低（戎婷婷等，2007；王强等，2008；李焱等，2018）。一些研究者认为，在盆栽条件下污泥肥用量为100 g·pot−1最合适，当用量超过一定范围时增产效果不明显，或明显降低油菜根量和产量（康少杰等，2011；刘善江等，2011；邵蕾等，2013）。适宜的污泥用量比常规施肥处理产量增加10.1%—55.3%（李东洁等，2013）；施用 1500 kg·hm−2污泥有机-无机复混肥春油菜产量最好，比对照增产24.1%（朱春来，2009）。施用量在栽培基质的80%—100%时油菜无法生长；在10%—40%时，生长良好。土壤重金属含量随污泥施用量增加而增加，当施用量为20%以下时，油菜的重金属含量是安全的。由此说明，合理施用污泥不会造成油菜重金属的污染（李明等，2008）。

油菜硝酸盐含量随污泥肥用量的增加而减少，而且比化肥更能促进油菜地上部植株硝酸盐含量降低，可溶性糖、还原型Vc等品质有所提高或没有影响，硝酸盐和重金属含量均在蔬菜食用安全标准范围内（康少杰等，2011；李东洁等，2013）。但是，重金属风险评价结果表明，当污泥含量低于20%时，土壤处于清洁状态，3%为污泥的最佳添加量（李明等，2008；李焱等，2018）。对于油菜籽含油量和生化品质的研究少有报道。

1.2.5 豆类

豆科是固氮作物。污泥（干污泥、污泥有机肥、生物污泥肥）能提高土壤速效氮磷钾养分供应水平和大豆吸收量，促进其固氮，其产量为施用污泥生物肥>污泥有机肥>干污泥。晒干、粉碎后生活污泥直接作为肥料能使大豆明显增产；如果与米糠、猪粪等进行堆肥处理生产有机肥，肥效则更好；在有机肥基础上再接种混合菌剂，又能进一步提高肥效和大豆产量（林代炎等，2007）。污泥堆肥不同施用 量 增 产 率 表 现 为 24 t·hm−2>18 t·hm−2>30 t·hm−2>12 t·hm−2>6 t·hm−2>CK 中，大豆最大产量增产率为12.6%（李淑芹等，2014）。施入不同堆肥对盐碱土上大豆生长有利，施用比例为 5%污泥堆肥时长势最佳，作物籽粒中重金属含量在国家食品卫生标准范围内（朱琳莹等，2012）。

污泥有机-无机复混肥施用对蚕豆同样有效。施用后蚕豆各项农艺性状指标均有所提高，与对照相比，增产率达到了9.1%—17.9%（朱春来，2011）。

在田间花生上，施用污泥 7.5—30 t·hm−2提高了植株氮、磷含量，提高了单株饱果数和百果重，产量随着污泥用量的增加而增加，比对照处理增加6.3%—15.8%，且品质得以改善。同时，重金属含量与不施污泥处理没有明显差异（张翔等，2006）。但这仅是一季试验的结果，连续多年施用污泥产品是否会导致土壤和作物重金属含量提高还有待进一步验证。

1.3 蔬菜作物

1.3.1 施用污泥对种子发芽率和根生长的影响

施用污泥对水浇地作物的效果因污泥类型不同而有所差异，有的污泥在种子发芽时就对作物产生不利影响，有的则不会。污泥在小白菜、生菜、莴笋种子发芽的初期就对其有一定的抑制作用（陈秋丽等，2013）；不同生活污泥的施用量对青菜、黄瓜种子的发芽及幼苗有暂时性抑制作用，并随着用量的增加，抑制作用也越明显。但在适量施用时，能促进青菜的生长（严中琪等，2012）。污泥施用量较小时，油麦菜发芽率随污泥施用量增加有所提高。当施用量为6 g·kg−1时发芽率达到93%，明显大于对照处理的75%；超过9 g·kg−1时，不同处理的发芽率均低于对照，并随污泥施用量增大，发芽率降低；30 g·kg−1时，发芽率仅为 13%（易秀等，2013）。然而，施用污泥会对小白菜、萝卜的种子有促进其发芽率的研究报道（王全文等，2013）。在污泥堆肥处理下，苋菜种子发芽几乎没有受影响，所有处理的苋菜种子均有较高的发芽率（陈博儒等，2019）。这也许由于污泥堆肥的盐分含量偏高，尤以 Na+和Cl−浓度较高，对番茄、甜椒和黄瓜植物产生明显的盐害作用，导致植物的生长受阻（黄雅曦等，2005；蔡红等，2009）。所以，不同作物种子在污泥处理下发芽率是不同的。

1.3.2 施用污泥对作物生长、品质与重金属积累的影响

作物生长和重金属积累是蔬菜两大问题，施用一定量的污泥对绝大数蔬菜都有良好的效果。袁檬等（2016）报道，经脱水、高温堆肥处理的污泥，施用在小白菜上随着其比例增加（2%—12%时）产量显著增加；任欣欣等（2014）也认为，适量的污泥添加小白菜产量也增加。生物干化污泥有机肥作为基肥能有效促进大白菜的生长，提高株高、叶球直径和单株重量（朱敏聪等，2018）。施1%、5%、10%发酵污泥时，随着污泥量增加产量也增加，增加其单球（株）重（吴文强等，2011）。菠菜和瓢儿菜在不同污泥混合比例配比为12%时，产量增加（子瑾等，2018）。生菜、菜花和莴苣在施用污泥复合肥时也有明显的增产作用，其增产效果相当于或略高于等养分的化肥和等氮量商品复合肥（金燕等，2002）。另外，污泥对萝卜、油麦菜也有增产作用（唐俊等，2007；易秀等，2013）。当污泥堆肥施用量>25%时，干质量产量却呈下降趋势，这可能是由于较高的污泥施用量会使土壤的盐度升高（黄雅曦等，2005）。生物干化污泥有机肥能降低大白菜硝酸盐含量，提高粗纤维和Vc含量，从而提升大白菜品质（朱敏聪等，2018）。当污泥比例达 3%时，萝卜中亚硝酸盐含量超标15%（唐俊等，2007）。

蔬菜体内特别是叶菜类中是否积累重金属又是一大难题。虽然小白菜Cu、Zn、As、Hg 4种重金属含量均呈增加趋势，但小白菜重金属含量均未超过国家蔬菜质量控制标准（GB 2762—2005）（任欣欣等，2014）。并且重金属含量在《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》范围内（朱敏聪等，2018）。吴文强等（2011）试验表明，随着发酵污泥施用量的增加，土壤和蔬菜的重金属含量也随之增加，但均未超过《土壤环境质量标准》和《食品中污染物限量》国家标准限定的重金属含量。蔬菜可食部分中Cu、Zn和Cd的含量虽未超标，但Pb含量超过国家标准（金燕等，2002）。

在盆栽下，生菜和萝卜中污泥施用量为土壤干质量的1%时，Zn、Cd、Cr、Cu、Pb重金属含量均符合国家食品卫生标准；为3%时，Cd含量在生菜中超标达20%（唐俊等，2007）。在不同污泥用量上，油麦菜吸收 Zn、Cu、Pb、Cd、As、Hg、Ni的差异不显著（易秀等，2013）。不同污泥混合比例对土壤容重随污泥比例的提高而降低，污泥配比超过 6%，植株和土壤重金属 Cu、Pb、Cd、Cr的单项污染指数和综合污染指数有超标风险。污泥配比不超过 4%可以确保植株和土壤重金属含量符合国家污染物限量标准（子瑾等，2018）。采收期不同重金属含量不同，适时采收能降低地上部植株重金属的含量。污泥中含有其他的化学物质可能对作物生长有抑制作用，也可能会进一步增加土壤中重金属含量（黄雅曦等，2005）。在污泥堆肥的农用实践中应充分了解土壤重金属背景值，才能降低重金属在作物体中的积累。施用量不宜超过50%时，还需根据基质重金属含量选择适宜的品种，这样可以减少植物对重金属的吸收富集（陈博儒等，2019）。因此，必须严格限制其重金属含量和施用量，控制重金属在土壤及作物体内的积累（周立祥等，1994）。

总之，从目前来看施用污泥导致作物重金属积累超标极少见。在实践中，蔬菜上施用污泥越来越频繁，但没有及时跟上长时间污泥施用对环境影响的研究。直接食用的蔬菜作物可以考虑暂缓施用，而其他作物（如果树、瓜果类）则可以应用。

1.4 对其他作物

污泥施用在棉花、茶叶、烟草、麻类、牧草等其他作物方面做过一些研究。在土壤中不施污泥、污泥与土壤混合、污泥覆盖土壤表面、混合+覆盖等处理，施用污泥对棉花出苗率、健苗率、株高、叶面积、叶片数相对不施污泥呈极显著增加。对棉花根系的苗根有诱导作用，如根长、根数量、根粗、根体积在施用污泥的处理显著高于对照，明显促进植株生长（张海芝，2017）。污泥复合肥肥效长、后劲足，增产效果显著。施用后植株未发现任何生理病斑和生长畸形，土壤 Pb、Cr、Zn等重金属浓度稍有提高，这与污泥复合肥中所含重金属有密切关系，但施用一季土壤中重合属含量均未超出国家规定的土壤环境质量标准（叶静等，2003）。如需长期施用，应控制用量，注意监测。

黄麻上施用污泥复肥，其肥效与施用同品种、等用量的化肥相似，麻皮和麻杆的产量均显著高于不施肥处理，与化肥处理相比麻皮和麻杆产量差异不显著。土壤中各种重金属含量没有明显影响（马军伟等，2003）。连续多年施用污泥复肥时，污泥中重金属的积累可使作物产生毒害（马军伟等，2003）。因此，需进一步研究其重金属在土壤中的累积与变化规律。

在茶叶上也有过研究。茶园中连续2年施用污泥后，茶树芽头密度、百芽质量分别比空白对照显著增加，但茶叶中Pb、Cu质量分数也明显增加。污泥单独施用则有很大的安全隐患，需与其他肥料混合施用，因而不建议在茶园中连续施用污泥堆肥（徐雪云等，2013）。

污泥在烟草中的应用结果是，与施用无机复合肥相比，合理施用污泥有机肥显著或极显著缩短烤烟团棵期、现蕾期和始烤期。增加烤烟株性状特征，提高烤烟的产量、产值、均价、中上等烟比例及上等烟比例。污泥有机肥如果和无机复合肥配合施用，烤烟产量和产值则达到最大值。检测结果表明，污泥有机肥营养成分和重金属含量均符合国家有机肥料标准，可作为一种理想的肥料应用于烤烟生产（蒋长春等，2016）。

2 污泥对土壤质量的影响

污泥施入土壤中对土壤质量的安全性如何值得被关注。污泥除富含有机质、各种矿物质外还含有重金属、有机污染物等，对土壤肥力有明显提高作用。但不同来源的污泥、质量、施用量的效果都不相同。

2.1 对土壤肥力的影响

污泥施用后能够培肥土壤、改善营养状况和促进养分平衡，土壤有机质、氮磷钾含量与化肥和其他有机肥一样是一种常效肥（黄雅曦等，2010；卢振兰等，2012）。单独施用污泥15、30、60 t·hm−2的土壤，速效氮含量分别增加32%、128%和2l3%；施用混合堆肥速效氮含量分别增加 47%、242%和345%，速效磷分别增加了3.0、4.7和7.1倍，而钾的提高不明显（周东兴等，2009）。施用污泥降低土壤容重，提高电导率，增强植株抗病力（王虹等，1998；傅华等，2003；朱春来，2009；王乐等，2016）。不同用量的污泥堆肥施入盐碱土后还可降低盐碱土pH值和总盐含量（朱琳莹等，2012）。污泥每年施用2次，3年后使土壤疏松态腐殖质比例增加，紧实态腐殖质所占的比例下降，改善土壤微团聚体（李云峰等，2015）。另外，还可提高土壤中脲酶、磷酸酯酶和过氧化氢酶等的活性（姜城等，1996；王艮梅等，2010；朱琳莹等，2012）。

然而，有些作物种子在施用或大量施用污泥时发芽率会受影响，具体原因还有待于进一步探讨；而随着污泥施入土壤时间越长，种子的发芽率反而提高（朱英等，2009），这或许与污泥中有机酸和醛类（莫测辉等，1997；严中琪等，2012）、盐分含量偏高（蔡红等2009），重金属毒性有关（李桂玲等，2019）。从安全和产量出发，污泥最好是在一定范围内施用，过多施用对土壤和植物都不利。

2.2 重金属积累

重金属是一个衡量土壤的质量指标之一。污泥应用的潜在危害之一是重金属超标，主要包括Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni等，绝大部分是以金属硫化物、碳酸盐、磷酸盐、铁锰氧化物以及有机质结合态形式存在（周立祥，2012）。污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交换态含量都比较少，Cu、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、铁锰氧结合态和硫化物及有机结合态存在，Cr、Cd和Pb主要以残渣态存在。在酸性条件下，交换态、碳酸盐结合态溶出量大，并且溶出量都随浸出时间的延长而增加（周邦智等，2011）。一般而言，城市污泥中重金属超标是很少见的，其主要成分是人粪尿、厨房餐余、洗洁精、泥沙等，只有管网渗漏或串用等才会导致污泥重金属超标，而工业污泥的重金属含量需另当别论。总结国内外有关研究表明，短期施用城市污泥，作物中重金属含量都没有超出各国的食品质量和安全标准。但对于长期施用污泥，研究结果显示有部分农产品中出现重金属超标的现象（郑国砥等，2012）。污泥中重金属含量比原始土壤中的含量高很多，所以污泥施用也不能越多越好，在适宜的范围内才是安全的。早期在许多地方实行污灌导致了土壤污染，但现在实行生活污水单一排放就避免了管网之间与工业污水混合的可能。

污泥重金属在土壤中可向下垂直迁移或水平迁移，有关其在中国土壤中的运移规律尚缺乏研究。傅华等（2003）试验表明，污泥增加了土层中Fe、Cu和Zn含量（0—20 cm），Ni、Pb、Cr、As和Hg与对照无显著差异，各重金属元素未向土壤下层迁移，也没有对土壤造成污染。张天红等（1994）也认为，重金属均累积于土壤表层（0—20 cm），未向下层迁移。从重金属总量来看，试验淋洗10次后，土壤表层Cu、Pb、Zn、Cr滞留率较高，分别为78.6%、78.7%、86.3%、76.6%，Ni滞留率较低，为40.37%。但随着淋溶次数的增加，重金属都存在一定淋失或向下层土壤迁移的风险；从重金属形态来看，各重金属 Ni、Zn、Cr、Cu、Pb活性系数（MF）分别为1.66、0.53、0.26、0.11、0。由此可以得出，Ni、Zn在土壤环境中性质不稳定，Cr、Cu性质较为稳定，Pb最为稳定（黄殿男等，2019）。李香真（1997）通过土柱实验研究了污泥中Cu、Zn、Ni、Pb运移特点和形态显示，表层4 cm土壤混入6%的污泥后，显著增加了Cu、Ni、Zn的淋出量，而Pb没有显著增加。淋出液中Cu、Ni几乎都是配位态重金属，Zn则有较高比例的非配位态离子。土壤对Cu2+的吸附能力大于Zn2+，Cu2+与有机物的配位能力强于Zn2+。水溶性有机物与重金属的配位反应对Cu、Ni运移影响较大。Zn运动主要受土壤的吸附作用和配位反应的影响。

重金属在纵向和横向水平上的迁移量变化可通过试验进行比较。在草坪基质上，短期（两年）内随污泥发酵物施用量（45—75 t·hm−2）提高，在地下纵向和地表横向水平上重金属（As、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn）的迁移量无显著性增加。经由地下渗流和地表径流引起的重金属迁移量很少，施用区域内地下水和周边土壤的环境安全性较高。（刘洪涛，2015）。薛栋森等（1992）等对极粗质地的森林土壤一次施用500 t·hm−2干污泥，15年后土壤剖面Ni和Zn稍有移动，Pb、Cd、Cu移至17—27 cm，但未再向下层移动。崔超等（2020）通过单因子污染指数法对研究区跟踪期内土壤进行分析，Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg、As等8项重金属指数值均小于 1.0，评价结果显示重金属含量在土壤环境允许范围内，土壤环境质量良好。在连续4 a 施用污泥堆肥的农田耕层土壤（0—15 cm）中，当用量较高时Cu可迁移至15—30 cm土层，Zn可迁移至60—90 cm土层。0—15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加，60—90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照。确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量（孙娜等，2017）。污泥中重金属具有一定的活性和潜在迁移性，不同重金属的积累和迁移是不同的，长期施用都有可能导致土壤和生物体重金属积累，在一定程度上也存在着环境风险（吴新民等，2005）。

从土壤质地来讲，重金属元素随土壤质地不同而有所不同。城市附近的土壤中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn等污染较重，污染主要集中在0—50 cm土层内。污水灌溉、污泥施用和城市降尘是造成土壤多种重金属元素污染的主要原因（曹淑萍，2004）。因此，重金属变化规律不仅与重金属各形态的迁移转化性质有关，还受污泥种类和土壤性质等多种因素的影响（李梦红等，2008）。通过总结国内外研究结果显示，城市污泥施入土壤后重金属在土壤中有一定的迁移，但大部分都滞留在土壤表层。重金属进入土壤后会重新分布，使土壤中有效态重金属的含量有所增加，而且结果一致表明，城市污泥合理施用短期内不会对土壤造成污染（高定等，2012）。但到底会不会污染，目前中国仍缺乏对城市污泥土地利用过程中重金属潜在风险的长期定位研究和评估，所以今后需要加强此方面的研究工作。同时，对污泥重金属的监管还缺乏长时间的监测。

2.3 有机污染物的影响

在污泥有机污染物中存在大量病原微生物（如寄生虫卵和肠道传染病毒）、多环芳烃类化合物（PAHs）等。病原菌可以通过物理措施进行克服，即通过堆沤一段时间加以去除，但PAHs在污泥中不易消除。PAHs是一类极其复杂的持久性有机污染物，衍生物种类较多，1976年美国环保局将其中的16种列为优先控制污染物（孙少静等，2017）。如果不经过处理直接农业利用或堆放会导致土壤和作物的污染。研究表明，土壤中的PAHs总含量在 6.3—33.3 mg·kg−1之间，在城市污泥中 PAHs总量在 2.271—143.804 mg·kg−1之间。当施用污泥后，土壤中 PAHs总含量没有明显提高，但当污泥+化肥处理后，土壤中PAHs总含量则明显提高。土壤中PAHs以少数化合物为主，主要是3—5个苯环的化合物（莫测辉等，2001；蔡全英等，2002）。污泥农业应用对农业环境具有潜在危害，施肥对土壤的有机污染也是一个值得注意的环境问题，不过现在中国对这一类物质研究较少。

3 结论与展望

3.1 结论

综合来看，中国污泥利用方式包括单独使用、堆肥、有机-无机肥、生物有机肥等，将其制成肥料产品，但各种污泥品种效果各有差异。污泥施用能促进作物生长发育，对种苗萌发、长势及其他生理生化指标都有一定提高作用，能明显促进土壤速效养分的吸收作用，提高籽粒产量和生物量，改善品质。改良土壤的理化性质，有机质、pH、大中微量元素、团粒结构、容重、电导率以及土壤酶和微生物活性等土壤指标有所改善。污泥含有重金属、有机污染物等，城市污泥重金属超标一般是不常见的，但污泥中重金属含量比原始土壤中高很多，不同用量、不同质量和不同地方污泥对提高土壤质量的程度也不一样，污泥施用不是越多越好，在适宜的范围内才是安全的。作物和土壤中重金属含量吸收和积累量除个别例外都能达到国家食品安全和污泥污染物限量标准。目前大多数试验是短期的，以后有必要形成多个长期的定量监测试验。因此，在重金属和有机污染物上严格把关，在控制一定量的条件下污泥是可以用于植物生产的。

3.2 展望

目前污泥在多种植物上都有施用，而且取得一定的效果。但在以后的工作中下面这几点还有待于进一步开展：

（1）在当前污泥含水量（含80%或60%）前提下，拟采用国内外经济、有效的措施进一步脱去水分，污泥水分减少会在很大程度上可以节省成本和成效。

（2）当前在污泥重金属一般不超标的条件下，通过对污泥长期的监测背景（在线检测）下才能大批量生产，也就是边检测边生产和应用。在一定范围内设置监测点，在施入田间前进行检测（Ababu et al.，2014）。只有合格污泥进入生产，不合格的进入其他渠道进行处理。这样才能将重金属等物质的危害降至最低，使有效资源得以利用。

（3）研究污泥腐熟的标准，既要考虑污泥与有机肥相似之处又要考虑其差异，第一要除臭；第二要发酵；第三要考虑有机酸、醛类和盐分对种子发芽的影响；第四要添加其他物料等因素，工厂化生产污泥需要经过哪些措施才能符合相对统一的标准（Chen et al.，2012）。

（4）明确污泥在哪些植物和土壤上施用相对安全，例如优先在林木、果树、棉麻类、瓜果类蔬菜、水稻、旱地作物、蔬菜中安全施用。在农作物方面，哪些（在一定范围以内）作物可以应用，充分利用资源，趋利避害。

（5）在专家指导下，研究中国不同地区污泥施用的规范，在经济不发达地区的荒漠和干旱地区可以使用一定的污泥（Nafez et al.，2015）；在经济发达地区因土地资源紧缺的条件下，对污泥严格监测才可以施用于农田，否则就采用其他方式进行处理。

（6）根据植物和土壤的适用性确定污泥施用量，各种植物和土壤的施用量有很大差别。考虑污泥施用量的问题显得很有必要。

（7）目前，中国仍缺乏对城市污泥土地利用过程中重金属潜在风险的长期定位研究和评价，在主要土壤上跟踪重金属运移发生规律和作物吸收积累的规律，今后需要加强此方面的研究工作。对污泥重金属的监管还缺乏长时间的监测，需要长期跟踪试验。在重要植物和土壤上对重金属等污染物进行长期监测，对生态环境问题做出合理的评价。