污水处理厂重金属污染特点及潜在风险
城市污水处理厂污泥重金属污染状况与特征
城市污水处理厂污泥重金属污染状况与特征一、引言城市污水处理厂在处理污水过程中会产生大量的污泥，其中可能含有重金属等有害物质。
本文将探讨城市污水处理厂污泥中重金属的污染状况与特征。
二、重金属对环境的危害重金属是一类具有高密度、高原子量或较高的原子序数的金属元素，包括铅、汞、镉等。
这些重金属对环境和生物造成严重危害，具有潜在的毒性和累积性。
三、城市污水处理厂污泥中重金属的来源城市污水处理厂污泥中的重金属主要来源于以下几个方面： 1. 工业废水：工业废水中含有各种重金属，经过城市排放后可能进入污水处理厂。
2. 生活污水：包含一定量的重金属，例如洗涤剂、食物添加剂等。
3. 大气沉降：城市空气中含有一定量的重金属颗粒，通过降雨等方式进入污水处理厂。
四、城市污水处理厂污泥中重金属的污染状况根据实验测试结果，城市污水处理厂污泥中的重金属主要包括铅、汞、镉等，含量普遍较高。
其中，铅含量最为突出，超过了环境质量标准。
五、城市污水处理厂污泥中重金属的特征1.毒性：重金属具有一定的毒性，对土壤和水生态系统造成较大损害。
2.累积性：重金属在生物体内可能积累，长期摄入可能导致健康问题。
3.可移动性：重金属在环境中具有一定的可移动性，可能对地下水造成污染影响。
六、城市污水处理厂污泥中重金属污染治理方法1.针对重金属污染，可以采取物理化学处理方法，如离子交换、络合沉淀等。
2.采用生物修复技术，通过微生物或植物的作用将重金属还原或转化。
3.加强源头防治，减少重金属进入城市污水处理厂的数量。
七、结论城市污水处理厂污泥中的重金属污染问题是当前环境保护领域的重要课题，需要采取有效措施加以治理。
未来的研究和实践应当进一步完善相关技术和政策，减少重金属对环境造成的不利影响。
以上是关于城市污水处理厂污泥重金属污染状况与特征的详细内容。
城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征
城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征城市污水处理厂是解决城市生活污水排放的关键设施之一，它能有效地将污水中的有机物和固体颗粒物去除，同时减少了对水体环境的污染。
然而，在城市污水处理过程中产生的污泥中存在着重金属污染，这对环境和人体健康造成了一定的威胁。
城市污水处理厂的污泥主要包含有机物质、无机盐、微生物和固体颗粒物等成分。
由于污水中的重金属具有一定的亲和力，它们在污泥中的积累特点引起了人们的关注。
重金属主要包括铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）等，它们的存在形式多样，可能是溶解态、络合态、吸附态或固体态。
重金属污染首先来源于城市居民的生活污水，其中大量的重金属来自于工业废水、农药和化肥的排放等。
城市污水处理厂在去除有机物的同时，通常采用沉淀、吸附、离子交换等方法去除污水中的重金属。
然而，这些方法并不能完全去除重金属污染。
污泥中的重金属主要分布在有机质、无机物质以及微生物和固体颗粒物的表面。
有机质中的重金属主要以络合态的形式存在，而无机物质中的重金属通常以吸附态的形式存在。
微生物和固体颗粒物则通过吸附和沉淀的方式富集重金属。
污泥中重金属的富集特征主要有以下几点：第一，重金属的富集程度与污水中的重金属浓度有关，即城市污水处理厂处理的污水中重金属浓度越高，污泥中重金属含量越高。
第二，重金属的富集程度与污泥的含水率有关，含水率越高，污泥中重金属的含量也越高。
第三，不同重金属在污泥中的富集程度也存在差异。
一般来说，铅和铜的富集程度较高，而汞和镉的富集程度相对较低。
重金属对环境和人体健康的影响主要体现在其毒性和积累性方面。
毒性主要表现为重金属对生物体的损害能力，例如导致DNA损伤、细胞膜的破坏以及生殖和发育的抑制等。
积累性主要表现为重金属在生物体中的积聚能力，例如经食物链传递导致重金属在食物中的积累和富集。
因此，对城市污水处理厂污泥中的重金属污染进行监测和治理是非常重要的。
为了减少城市污水处理厂污泥中的重金属污染，可以采取一些措施。
北京市污水处理厂污泥重金属污染特征和生态风险评价
北京市污水处理厂污泥重金属污染特征和生态风险评价孟国欣;查同刚;张晓霞;刘峥;苏光瑞【摘要】Sludge samples were continuously collected from four sewage treatment plants (I, Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ) in Beijing. The concentration of heavy metals (Zn, Cu, Pb, Cr, Cd, Ni, As, Hg) were analyzed using ICP-AES after microwave digestion pretreatment, and the different forms of the heavy metals, were determined by BCR a sequential extraction method. Different pollution indexes were used to evaluate the pollution characteristics and potential ecological risk of heavy metals in the sludge in order to provide the basic data for the study of sludge pollution characteristics in Beijing. The results showed that: (1) Average heavy metal contents were significantly different (P<0.05) among the four sewage treatment plants,the average contents of Cu, Ni and As exceeded 7.2,%, 71.9% and 7.4% of the mean values in national urban sludges. (2) Zn and Cd were mostly concentrated in extractable form, with the range of action contents of56.8%~63.7%and 81.3%~85.7% respectively, Cu and Pb were mostly concentrated in a reduced form and ranged in 54.6%~70.2% and63.9%~79.1% respectively, Cr, Ni and As were mainly concentrated in residual form, accounting for 53.4%~71.8%, 33.4%~51.3% and 49.3%~67.4% respectively. (3) The single factor pollution index for heavy metals was inthe order of Zn>Cu>Ni>Cd>Pb>As>Cr, and the Nemerow integrated pollution index for the 4 sludge samples presented as Ⅳ>Ⅱ>I>Ⅲ, and reached moderate, moderate, slight and severe pollution level. (4) Thesingle-factor potential ecological risk index of heavy metals was in the order of Cu>Cd>Ni>Zn>Pb>As>Cr, and the integrated-factor potential ecological risk index of the sludge presented as Ⅳ>Ⅱ>Ⅲ>I, and all indices reached slight ecological risk level.%通过连续采集法获得北京市4家污水处理厂脱水污泥样品(标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),经微波消解后采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)检测了Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、Ni、As、Hg的含量,利用BCR连续提取分析法分析污泥中重金属赋存形态,并采用不同污染指数评价了污泥中重金属污染程度和潜在生态风险,为研究北京市污泥污染特征研究提供基础资料.结果表明,(1)北京市4家污水处理厂重金属含量差异显著(P<0.05),Cu、Ni、As平均含量分别超过全国城市污泥均值的7.2%、71.9%、7.4%.(2)重金属形态分析表明,Zn、Cd以可提取态为主,分别为56.8%~63.7%和81.3%~85.7%;Cu、Pb以可还原态为主,分别为54.6%~70.2%和63.9%~79.1%;Cr、Ni、As主要以残渣态形式存在,分别为53.4%~71.8%、33.4%~51.3%和49.3%~67.4%.(3)各重金属单因子污染指数大小为Zn>Cu>Ni>Cd>Pb>As>Cr,各污水处理厂污泥的内梅罗综合指数依次为Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ,分别达到中、中、轻、重污染水平.(4)重金属单因子潜在生态风险指数表现为:Cu>Cd>Ni>Zn>Pb>As>Cr,各污水处理厂污泥的综合因子潜在生态风险指数大小为Ⅳ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,均处于低生态风险水平.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2017(026)009【总页数】7页(P1570-1576)【关键词】污泥重金属;形态分布;单因子污染指数;内梅罗综合污染指数;潜在生态风险指数【作者】孟国欣;查同刚;张晓霞;刘峥;苏光瑞【作者单位】北京林业大学水土保持学院//北京市水土保持工程技术研究中心,北京 100083;北京林业大学水土保持学院//北京市水土保持工程技术研究中心,北京100083;北京林业大学水土保持学院//北京市水土保持工程技术研究中心,北京100083;北京林业大学水土保持学院//北京市水土保持工程技术研究中心,北京100083;北京圣海林生态环境科技股份有限公司,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】X132;X820.4污泥主要由多种细菌菌体、有机残片、无机颗粒和胶体组成（王绍文等，2007），是污水处理过程中的必然产物。
兰州市城市污水处理厂污泥中重金属形态分布特征与潜在生态风险评价
农业环境科学学报2010,29(6):1211-1216Journal of Agro-Environment Science摘要：通过现场调查采样及室内分析，研究了兰州市七里河安宁污水处理厂和雁儿湾污水处理厂污泥中重金属的形态分布特征，并对其进行了潜在生态风险评价。
结果表明，污泥总体呈高有机质、高全N 和有效P 、高微量营养元素，且Cu 、Zn 、Cd 、Pb 、Ni 5种重金属的含量均低于污泥农用控制标准，具有很好的农用价值。
污泥中Zn 、Cd 、Pb 主要以有机结合态和残渣态存在，而Cu 、Ni 可交换态所占比例较高，分别为14.95%和14.41%，不稳定态所占比例分别为41.12%和31.04%，表现出较高的生物活性和可利用性。
七里河和雁儿湾污泥中重金属的潜在生态风险属于低度风险；Cd 、Cu 是污泥中重金属潜在生态风险的主要贡献者，在污泥处理处置时应引起高度重视。
关键词：城市污泥；重金属；形态分布；生态风险评价中图分类号：X820.4文献标志码：A 文章编号：１６７２－２０４３（２０１０）０６－１２１１－０６兰州市城市污水处理厂污泥中重金属形态分布特征与潜在生态风险评价晋王强，南忠仁，王胜利，赵翠翠，刘姣，廖琴，武文飞，周婷（兰州大学资源环境学院，西部环境教育部重点实验室，兰州730000）Fractionation and Environmental Assessment of Heavy Metals in the Sludge from Lanzhou Municipal Wastewater Treatment Plants,ChinaJIN Wang-qiang,NAN Zhong-ren,WANG Sheng-li,ZHAO Cui-cui,LIU Jiao,LIAO Qin,WU Wen-fei,ZHOU Ting（Key Laboratory of Western China's Environment Systems （Ministry of Education ）,College of Resources and Environment Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China ）Abstract ：Municipal sludge samples were collected from Qilihe Anning and Yanerwan wastewater treatment plants,Lanzhou,China.Fraction －ation of heavy metals was analyzed by a sequential extraction,and their potential ecological risks were evaluated by Hakanson method in sludge.There were high organic matter,high contents of total N,availability P and trace elements in the sludge.Meanwhile,the total contents of Cu,Zn,Cd,Pb,and Ni were all less than the Chinese sewage sludge criteria for agricultural use （soil pH ≥6.5）,and the sludge might be regarded as organic fertilizer.Zn,Cd and Pb existed mainly in the forms of organometallic compounds and residues.The proportions of stable form of Zn,Cd and Pb were 87.96%,81.86%and 92.70%,respectively.But the proportions of exchangeable form of Cu and Ni both were more than 14%,and the proportions of unstable form of Cu and Ni were 41.12%and 31.04%.The bioavailability of Cu and Ni was consider －ably high.According to the potential ecological risk index,the average integrated index of heavy metals was 85.268and 44.171in the sludge of two selected wastewater treatment plants,and it was therefore concluded that the sludge had slight potential ecological risk.However,the single potential ecological risk index of Cd and Cu was 53.534and 8.779,which revealed that the main pollution factor was Cd and Cu.The high index of Cd and Cu implied its high ecological risk,which should be emphasized as controlling,handing with and recycling use of mu －nicipal sludge.Keywords ：municipal sludge;heavy metal;fractionation;ecological risk assessment收稿日期：2009－11－19基金项目：国家自然科学基金（NSFC40671167）；国家环境保护公益性项目（NEPCP200809098）；973项目（NKBRP （973）：2008CB417212）作者简介：晋王强（1987—），男，甘肃静宁人，在读硕士，主要从事土壤污染过程与生态修复方面的研究。
山东省城市污水处理厂污泥重金属污染特征及风险评价
山东省城市污水处理厂污泥重金属污染特征及风险评价王晓林【摘要】采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子吸收光谱仪重点研究了山东省城市污水处理厂污泥中重金属Cu、Cd、Ni、Pb、Mn、Zn和Cr的污染特征,并对其做了潜在生态风险评价.结果表明:(1)山东省城市污水处理厂污泥呈现高有机质、高氮、高磷和高钾的特点,具有较好的利用价值.(2)污泥中的Mn占重金属总量的质量分数最高,Zn、Cu和Cr占重金属总量的质量分数较高,Cd占重金属总量的质量分数最低.不同城市的重金属浓度大体表现为淄博市＞济南市＞枣庄市＞青岛市＞烟台市.(3)污泥中生态危害指数最高的重金属为Cu、Cd和Ni;污泥中重金属的复合生态危害指数表现为淄博市＞济南市＞枣庄市＞青岛市＞烟台市,淄博市和枣庄市城市污水处理厂污泥的重金属潜在生态风险均为中等,其余城市的重金属潜在生态风险均为轻微.Cu和Cd是污泥重金属潜在生态风险的主要贡献因子.(4)对重金属进行主成分分析,第1主成分主要反映了Cu、Ni和Cd的富集程度;第2主成分主要反映了Pb的富集程度;第3主成分主要反映了Zn和Mn的富集程度.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2016(038)008【总页数】6页(P59-63,68)【关键词】污泥;城市污水处理厂;重金属;风险评价【作者】王晓林【作者单位】山东科技职业学院生物与化学工程系,山东潍坊261053【正文语种】中文随着我国经济发展和城市化进程的加快，城市生活污水的排放量和处理比例也快速增加[1-3]。
据环境保护部2010年统计年报，2010年我国有城市污水处理厂2 881座，日处理污水1.23×107 t，城市生活污水处理率达72.9%，城市污水处理过程中产生了大量污泥，因此在城市污水处理比例不断增加的同时，也面临巨大的污泥处理压力[4]1355,[5-6]。
污泥富集了污水中大部分有机污染物和重金属，具有有机物含量高、密度小、颗粒细、细菌量大等特点。
重金属废水污染特征及其危害
重金属废水污染特征及其危害重金属废水来源：重金属废水来源于有色金属生产、电镀、采矿、化工等部门，主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水等。
废水屮重金属离子的种类、含量及* 其存在形态随生产种类不同而有所差异。
重金属废水的危害：重金属废水(如含镉、铅、砷、汞、铬)是一类对环境污染最严重和人类危害最大的工业废水之一。
大多数金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。
某些重金属及其化合物能在鱼类及其他水生生物体内以及农作物组织内富集、累积并参与生物圈循环。
常见的重金属及其危害性如下：铬(chromium，Cr)在环境中主要存在着两种价态（Crdll)和Cr(VI))，其中，CKVI)的毒性比(Mill)高约100倍,CKVI)是一种强氧化剂，具有强致癌变、致畸变、致突变作用，如可以诱发肺癌和鼻咽癌，此外，铬还对皮肤黏膜有刺激作用，可以引起皮炎、湿疹、气管炎和鼻炎。
由于铬的毒性强，且不易被微生物分解，食物链在生物体内富集，水溶性Cr(VI)已被列入对人体危害最大的8种化学物质之一，是国际公认的3种致癌金属物之一。
世界各国普遍把铬污染列为重点防治对象,并且对铬的饮用卫生标准有严格的规定，我国和世界卫生组织(world health organization，WHO)都在饮用水卫生标准中规定铬的最高允许浓度（maximum contaminant level, MCL)为0. 05mg/L。
镉(cadmium，Cd)是一种有毒物质，进人人体后的镉主要分布于胃、肝、胰腺和甲状腺内，其次是胆囊和骨骼中，尤以对肾脏损害最为明显，还可导致骨质疏松和软化。
镉的排出速度很慢，人肾皮质镉的生物学半衰期是10～30年。
长期饮水和从食物中摄取含镉物质，可引起慢性镉中毒。
最典型的例子是发生在日本的富山省神通川流域的“痛痛病”'，由于镉代替了骨骼中的钙而使骨质变软，患者长期卧床，营养不良，最后发生废用性萎缩、并发性肾衰竭而死亡。
《2024年城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征》范文
《城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市污水处理厂在环境保护中扮演着至关重要的角色。
然而，污水处理过程中产生的污泥问题日益凸显，尤其是污泥中的重金属污染问题，已引起社会各界的广泛关注。
本文旨在探讨城市污水处理厂污泥的重金属污染状况及其特征，以期为污泥的处理与资源化利用提供科学依据。
二、城市污水处理厂污泥概述城市污水处理厂在处理城市污水时，会生成大量污泥。
这些污泥主要由有机物、微生物和重金属等组成，是污水处治过程中不可避免的副产品。
污泥中含有大量的营养成分，如有机碳、氮、磷等，但也伴随着潜在的环境风险，尤其是重金属污染问题。
三、城市污水处理厂污泥重金属污染状况（一）重金属来源城市污水处理厂中重金属主要来源于生活污水、工业废水以及管道和设备腐蚀等。
这些重金属在污水处理过程中难以完全去除，最终进入污泥中。
（二）污染程度不同地区、不同类型城市污水处理厂的污泥中重金属含量存在差异。
一般来说，常见的重金属如铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)等在污泥中的含量较高。
其中，某些重金属的含量可能超过国家相关标准的限值，表明存在明显的重金属污染问题。
四、城市污水处理厂污泥中重金属的特征（一）空间分布特征不同区域、不同类型城市污水处理厂的污泥中重金属的空间分布存在差异。
这主要与地区工业结构、居民生活习惯、气候条件等因素有关。
（二）时间变化特征随着城市化进程的推进和工业发展，污泥中重金属含量呈现逐年上升的趋势。
这表明城市污水中的重金属污染问题有加剧的趋势。
（三）环境风险特征污泥中的重金属具有潜在的环境风险。
当这些含重金属的污泥被不当地处理或利用时，可能导致土壤和地下水的重金属污染，进而影响生态环境和人类健康。
五、应对措施与建议（一）加强源头控制从源头上减少工业废水和生活污水中重金属的排放量，加强工业废水处理和监管力度，减少重金属进入污水处理厂的机会。
（二）优化处理工艺改进污水处理厂的工艺流程，提高对重金属的去除效率，减少污泥中重金属的含量。
城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征
城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征一、引言城市污水处理厂是处理城市污水的重要设施，它们起着保护环境、维护城市卫生的关键作用。
然而，污水处理过程中产生的污泥，却成为了另一个环境污染的源头。
污泥中含有重金属等有害物质，对环境和人类健康造成潜在威胁。
本文将就城市污水处理厂污泥中存在的重金属污染状况及特征进行探讨。
二、重金属污染的来源和含量城市污水处理厂污泥中的重金属主要来自两个渠道：一是进入污水处理系统的原始城市污水中含有的重金属物质；二是在污水处理过程中，污水中的重金属被沉积在污泥中。
根据国内外的研究，城市污水处理厂污泥中主要含有铜（Cu）、铅（Pb）、镉（Cd）、锌（Zn）、铬（Cr）等重金属，其中以铜的污染最为严重。
这些重金属对环境和人类健康具有潜在的危害，因此对其进行研究和监测十分重要。
三、重金属污染的特征1. 空间分布特征城市污水处理厂污泥中的重金属污染呈现出一定的空间分布特征。
一般来说，离排放点距离较近的区域，重金属污染程度更高。
这是因为离排放点较近的区域，受到了更多废水中重金属的影响。
此外，城市污泥中的重金属污染也会受到周边环境、土壤性质等因素的影响。
2. 季节变化特征城市污水处理厂污泥中的重金属污染也存在季节变化的特征。
研究表明，在春季和夏季，污泥中的重金属污染程度更高，而在秋季和冬季相对较低。
这是因为春季和夏季是城市污水处理厂运行的旺季，污泥中的重金属物质相对较多。
而在秋季和冬季，由于气温较低，污水处理厂的运行率相对较低，重金属污染程度相对较低。
3. 社会经济因素的影响城市污水处理厂污泥中的重金属污染程度也受到社会经济因素的影响。
研究发现，城市污水处理厂所在地的工业化程度、人口密度以及周边土地利用方式等与重金属污染之间存在一定的相关性。
工业化程度高、人口密度大以及土地利用方式不合理的地区，往往重金属污染程度较高。
四、重金属污染的影响城市污水处理厂污泥中的重金属污染对环境和人类健康造成潜在威胁。
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污水处理厂重金属污染特点及潜在风险1 引言污泥是污水处理过程中的必然产物，主要由多种菌胶团与其吸附的有机和无机物集合体所组成.随着我国污水处理能力及处理率的快速增长，产生了大量剩余污泥，污泥处置将成为我国一个更加突出的实际环境问题.由于污泥中含有大量的有机质和养分元素，因此，污泥农用有望成为一种具有重要前景的处置方法.然而，污泥中可能同时含有大量病原菌、有机污染物和重金属等污染物质，在农用过程中重金属会释放并进入土壤生态环境，重金属作为一种持久性潜在有毒污染物，一旦进入环境后，因不能被生物降解而长期存在于环境中且不断积累，致使重金属在土地农用过程中可能产生生态危害风险，从而限制其大规模土地利用.因此，对污泥中重金属污染特征进行研究，并评价潜在风险及健康风险应该引起高度重视.目前，有关污泥中重金属的研究主要集中在污染水平、赋存形态及生态风险方面.例如，刘敬勇等分析了广州市城市污泥中重金属的污染特征，并评价了其生态风险;涂剑成等分析了东北地区污水处理厂污泥重金属浓度及形态，并评价了潜在生态风险;刘晓光等研究了某城市污水处理厂的剩余污泥在厌氧消化过程重金属形态转化，并分析了生物有效性;姚金铃等探讨了我国16家城市污水处理厂的重金属污染状况并与不同重金属标准进行了比较;孙西宁等研究了污泥在好氧堆肥过程中重金属形态的变化，发现堆肥有利于重金属形态的稳定.然而，关于污泥重金属健康风险的研究较少，健康风险评价主要集中在气体颗粒物及水体等方面.因此，本研究在分析重金属形态及潜在风险评价的基础上，进一步分析污泥中重金属的健康风险，以更好地评价污泥重金属污染情况，为污泥农用等资源化利用提供参考.2 材料与方法2.1 污泥样品的采集与预处理污泥取自北京市某污水处理厂污泥脱水车间，为均匀反映污泥重金属含量情况，连续取样7 d并分别标记为S1~S7.每次取样500 g于聚乙烯自封袋取回，样品在通风阴凉处自然风干后混匀，用四分法多次筛选后取30 g 污泥样品，研磨过150 μm尼龙筛(100目)，装入密封袋标号备用.2.2 样品处理与测试 2.2.1 含量分析称取样品0.2 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，滴加2~3滴去离子水润湿，加6 mL硝酸、6 mL 氢氟酸及2 mL盐酸，设定微波消解程序消解，消解后在电热板上加热赶酸，冷却加1%硝酸定容至50 mL，于4 ℃下保存待测. 2.2.2 重金属形态分析方法常用的形态分析方法包括Tessier 逐级提取法和BCR逐级提取法，Tessier提取法分级更详细，但BCR提取法重现性相对较好.重金属元素化学形态分析采用欧共体修正的BCR顺序提取法：①酸可提取态：称取0.50 g土壤到50 mL离心管中，加入20 mL 0.11 mol · L-1醋酸(HOAc)，室温振荡16 h，在3000 r · min-1的转速下离心20 min，取上清液待测，残渣留存;②可还原态：向上一步的残渣中加0.5 mol · L-1的NH2OH · HCL溶液(盐酸羟胺)20 mL，室温振荡16 h，在3000 r · min-1的转速下离心20 min，取上清液待测，残渣留存;③可氧化态：向上一步的残渣中加30%的H2O2 5 mL，室温反应1 h，偶尔振荡，(85±2)℃下水浴硝化1 h，蒸发至体积少于2 mL，补加5 mL H2O2，重复上述操作，体积减少到大约1 mL;冷却后加1.0 mol · L-1 NH4OAc溶液25 mL，室温下振荡16 h，在3000 r · min-1转速下离心20 min，取上清液待测，残渣留存;④残渣态：方法同全量检测方法.2.3 分析方法2.3.1 污泥重金属污染评价单因子指数法：单因子指数法是国内外普遍采用的方法之一，是对土壤中某一污染物的污染程度进行评价，其计算公式为：式中，Pi为土壤中污染物i的环境质量指数;Ci为污染物i的实测含量(mg · kg-1);Si为污染物i的环境质量标准(mg · kg -1).内梅罗综合污染指数法：内梅罗综合污染指数法可全面反映土壤中各污染物的平均污染水平，也突出了污染最严重的污染物给环境造成的危害，其计算公式为：式中，P为监测点的综合污染指数;Pimax为 i 监测点污染物单污染指数中的最大值;Piave 为 i 监测点所有污染物单污染指数平均值.依据单因子指数法和内梅罗综合污染指数法可将土壤重金属污染划分为5 个等级，具体如表 1所示.表1 土壤重金属污染分级标准GB15618—1995土壤环境质量标准提供的土壤环境质量标准如表 2所示，本次研究选用国家土壤质量Ⅰ级标准为评价标准.表2 土壤环境质量执行标准值2.3.2 土壤重金属潜在生态风险指数计算沉积物重金属潜在生态风险评价采用瑞典科学家Hakanson 提出的评价方法，该方法综合考虑了多元素协同作用、毒性水平、污染浓度及环境对重金属污染敏感性等因素，消除了区域差异及异源污染的影响，已成为目前沉积物重金属污染质量评价应用广泛的一种方法计算公式如下：式中，Cfi 为重金属i 相对参比值的污染系数;Csi 为重金属i 的实测含量;Cni为重金属i 的评价参比值;Eri 为第i 种重金属环境风险指数;Tri 为重金属i 毒性响应系数;RI 为多元素环境风险综合指数.在本研究中，8 种土壤重金属毒性响应系数Tri参照文献(表 3);为方便同类研究结果间比较，评价参比值Cni采用Hakanson 提出的工业化前全球土壤(沉积物)最高背景值，由于Hakanson 未提供元素Ni 的评价参比值，用土壤质量Ⅰ级标准值替代.潜在环境风险指数评价结果分级见表 4.表3 不同重金属的毒性效应系数表4 不同生态风险水平的划分2.3.3 重金属健康风险评价参考土壤重金属评价模型，本研究设定2种暴露途径：①通过手-口直接摄入;②通过皮肤接触摄入.其中，手-口摄食途径和皮肤接触途径下的摄入量(AOD)计算公式分别如式(6)和(7)所示.式中，C为污泥中重金属含量(mg · kg-1);IR为摄取速率(mg · d-1);CF为转换因子(kg · mg-1);EF为暴露频率(d · a-1);ED为暴露年限(a);BW为受体体重(kg);AT为平均作用时间(a);SA为可能接触的皮肤面积(cm2 · d-1); SL 为皮肤对土壤的吸附系数(mg · cm-2); ABS为皮肤对化学物的吸附系数.相关参数取值见表 5.表5 健康风险评价模型暴露参数毒性评估指分析受试物引起暴露人群不良健康反应的各种证据，估计暴露强度与不良反应增加的可能性和不良健康反应程度之间的关系，对人体健康危害进行定性和定量估算，分为致癌和非致癌毒性评估.单个污染物单一暴露途径的非致癌风险以 HQ表示，多污染物多途径联合非致癌风险以 HI 表示，计算公式分别如下：式中，CDIij为第i种污染物第j种暴露途径的平均每日单位暴露量(mg · kg-1 · d-1);RfDij为第i种污染物第j种暴露途径的慢性参考剂量(md · d · mg-1);n1为非致癌影响的污染物个数;n2为暴露途径的个数.污染物致癌风险值则以R表示，当暴露人群处于低风险水平(估算风险值在0.01以下)时，采用线性低剂量致癌风险模型，计算公式见式(10);当暴露人群处于高风险水平(估算风险值高于0.01)时，采用一次冲击模型，计算公式见式(11).多个污染物多种暴露途径的联合致癌风险计算公式分别如下：本次研究相关的污染物的毒性数据主要来源于国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)，As、Cd 为化学致癌物，其致癌强度斜率因子(SF值)和评价模型各重金属RfD 值如表 6所示.表6 SF和RfD 参考值3 结果与讨论3.1 污泥中重金属污染水平及形态特征分析本研究所取污泥中重金属含量最高的元素是Zn，其含量为930.08 mg · kg-1(以干重计)，重金属含量从高到低分别为Zn> Cu>Cr>Pb>As>Ni>Cd(图 1).污泥中重金属含量主要影响因素包括污水来源、污水组成、污水处理工艺和水平及污泥处理技术等，其中，污水来源是重要的影响因素.本次所研究的污泥中含有一定量的重金属，因此，在污泥资源化前应充分分析污泥中重金属的特性，有针对性地采取有效的削减措施，以提高污泥的利用价值同时避免其产生环境负效应.图1 污泥重金属含量通过BCR连续提取法分析了污泥中重金属的形态，各重金属赋存形态比例如图 2所示.从图2可以看出，污泥中不同重金属赋存形态差异较大，该污泥中残渣态比例最高的是Cr，占到79.32%;其中，残渣态比例最低的是Cd，污泥中镉的残渣态含量已经低于检测限.污泥中Cr、Pb元素含量相对较高，但二者的存在状态主要以残渣态为主.值得注意的是，重金属的活性更大程度取决于其赋存状态，不同形态的重金属生物毒性不同并能够产生不同的环境效应，重金属的赋存形态主要受到pH、有机质及酶活性的影响.样品中Zn、Cu的含量较高，且其活化状态所占比例大，因此，应重视Zn、Cu元素可能造成的环境危害.图2 污泥重金属形态3.2 重金属污染评价分析本次重金属污染评价研究过程中，以国家土壤环境质量Ⅰ级标准为评价标准进行污染评价，污泥中重金属污染评价指数结果如表 7所示.污泥中Pb的风险指数Pi值为0.33，指数值最低且其污染等级为安全;Cr、Ni元素的风险指数Pi值均小于1，但已经达到了污染等级中的警戒限;As 的Pi处于1~2之间，属于轻污染程度，Cu的Pi处于2~3之间，属于中污染程度;Cd、Zn的Pi 均超过3，已经属于重污染程度.从综合污染指数方面来看，污泥中重金属综合污染指数为4.84，属于重污染水平.不同的污泥中重金属污染评价指数存在一定的差异，这主要与所处理的污水有关.本样品中重金属综合污染指数为4.84，达到了重污染水平，在资源化利用过程中应注意其可能带来的重金属风险.应该指出的是，Cd元素的环境浓度要求极为严格，污泥综合污染等级属于重污染，与Cd元素的浓度有很大的关系.表7 重金属污染评价指数3.3 重金属潜在环境风险分析污泥中重金属的环境风险系数(Eri)及综合危害指数(RI)如表 8所示，由表 8可知，各重金属中环境风险系数最高的是Cd，其环境风险指数为115.50，属于极高生态风险;其次是Cu，其环境风险指数为46.97，属于高生态风险;As和Pb的环境风险指数均在20~40之间，属于较高生态风险;Zn的环境风险指数为11.63，属于中生态风险;环境风险指数小于10的重金属元素是Cr 和Ni，二者属于低生态污染水平;综合风险指数为237.60，属极高生态风险.需要指出的是，本次研究为了充分保证安全性，是基于污泥独立农用进行分析的，在实际使用过程中，污泥一般作为土壤改良剂施用，因此，其可能造成的生态风险小于分析值.表8 重金属潜在环境风险指数3.4 重金属健康风险分析基于健康风险评价模型及相关参数指标，利用污泥中重金属检测结果对污泥的重金属健康风险进行评价，儿童健康风险评价结果与成人健康风险评价结果分别如表 9和表 10所示.对于目标暴露人群为儿童，以手-口摄食为暴露途径时，单一物质非致癌危害指数最高的元素是Cu，危害指数为1.21×10-1;以皮肤接触为暴露途径时，单一物质非致癌危害指数最高的元素同样是Cu，其危害指数为1.51×10-3，各重金属对非致癌风险贡献率从高到低的顺序是Cu > Cr >Zn> Pb > Ni.污泥重金属非致癌综合危害指数为2.02×10-1，致癌综合危害指数为1.44×10-4，其中，以手-口摄食为暴露途径时，其非致癌与致癌风险分别是2.00×10-1和1.42×10-4，以皮肤接触为暴露途径时，其非致癌与致癌风险分别是2.62×10-3和1.78×10-6，手-口摄食暴露途径为主要的暴露途径.本次污泥金属健康风险评价研究中，非致癌综合危害指数为1.09×10-1，并未达到非致癌风险警戒值“1”，对于儿童来说并不存在非致癌风险;污泥重金属致癌综合危害指数为1.44×10-4，超出USEPA提供的可接受区间(1×10-4 ~ 1×10-6)，存在一定的致癌风险.但需要指出的是，为了揭示最大的致癌风险值，该研究是假设长期生活在布满污泥的环境中，因此，实际生活中，可能并不存在致癌风险.表9 儿童健康风险评价结果表10 成人健康风险评价结果当目标暴露人群为成人时，由于皮肤接触面积、摄食量及危害指数等评价指标不同，其非致癌与致癌风险评价结果也不同.对于成人而言，手-口摄食为暴露途径下，单物质非致癌危害指数最高的元素是Cu，危害指数为4.14×10-2;以皮肤接触为暴露途径时，单物质非致癌危害指数最高的元素同样是Cu，其危害指数为2.07×10-3，各重金属对非致癌风险贡献率从高到低的顺序是Cu>Cr>Zn>Pb>Ni.污泥重金属非致癌综合危害指数为7.21×10-2，致癌综合危害指数为5.13×10-5，其中，以手-口摄食为暴露途径时，其非致癌与致癌风险分别是6.86×10-2和4.89×10-5，以皮肤接触为暴露途径时，其非致癌与致癌风险分别是3.60×10-3和2.45×10-6，手-口摄食暴露途径为主要的暴露途径.本次污泥金属健康风险评价研究中，非致癌综合危害指数为7.21×10-2，并未达到非致癌风险警戒值“1”，对于成人来说并不存在非致癌风险;污泥重金属致癌综合危害指数为5.13×10-5，在USEPA提供的可接受区间1×10-4~×10-6范围之内，不存在致癌风险.通过与儿童健康风险评价结果比较可以发现，污泥对儿童来说具有更高的致癌与非致癌风险.4 结论1)该污水处理厂污泥样品有重金属存在，其中，含量最高的元素是Zn;各重金属元素中，可提取态比例最高的元素是Ni，氧化态比例最高的元素是Cd，还原态比例最高的元素是Cu，残渣态比例最高的元素是Pb.2)通过对污泥进行重金属污染评价发现，污泥重金属综合污染指数为4.84，属于重污染;对于各重金属单风险指数来说，Cd的风险指数最高，达到6.42，属于重污染.对污泥进行重金属潜在环境风险评价发现，污泥重金属综合风险指数为237.60，属于极高生态风险;各重金属中环境风险系数最高的是Cd，达到115.50，属于极高生态风险.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。