含多环芳烃污泥的植物修复研究进展

第39卷第12期2010年12月Vo1．39，No．12December，2010含多环芳烃污泥的植物修复研究进展赵金宝，崔玉波，(1．吉林建筑工程学院环境工程系，吉林长春130021孙红杰，王芳2．大连民族学院环境工程系，辽宁大连116600)摘要：污泥浓缩一(消化)一脱水一堆肥(填埋)工艺不能有效去除污泥中的有毒有机物质，而植物修复技术成为降低有毒有机物质含量的有效手段。从污泥一植物系统、水一植物系统和土壤一植物系统3个方面阐述有毒有机物质污染基质的植物修复研究现状，并提出对含有毒有机物质污泥进行植物修复的研究方向。关键词：多环芳烃；芦苇床；污泥处理与处置中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004—0935(2010)12—1250．05随着城市污水处理率的迅速上升，剩余污泥量也在迅速增加。城市污水厂剩余污泥(简称污泥)的处理与处置成为业内急待解决的问题。它一方面含有丰富的N、P、K和有机质，是良好的肥料资源。另一方面它含有多种污染物，需要妥善处置。农用资源化是污泥最为常见的、也是最有前途的处置方法，有利于城市和农业的可持续发展。近年来许多国家城市污泥的农用率达60％左右。而我国城市污泥的农用率还非常低，进行填埋等处理的居多，既浪费了宝贵的肥料资源，又要花费大量的处置费用。同时受到场地的限制，并可能造成二次污染。在污泥农用过程中，污泥中的有毒有机物质如多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs)的存在，已经危及到农用安全。PAHs具有较强的致癌和致突变性，许多国家都将它列入优先污染物的黑名单中。以处理工业废水为主产生的污泥中PAHs含量较高，有的甚至达到2000mg／kg⋯。我国污泥农用时有关PAH的污染物控制标准限值为苯并(a)芘不超过3mg／kg干污泥，没有PAHs总量的限值。但一些发达国家标准要严格得多，例如丹麦2000年7月1日后将污泥农用的PAHs总量标准限值由原来的不超过6mg／kg干污泥提高到3mg／kg干污泥L2J；荷兰规定未污染土壤的PAHs含量为0．0240．05mg／kg干土壤。显然，我国对污泥中有毒有害有机物含量的规定尚宽于发达国家，但与国际接轨是大势所趋。因污泥农用可能会导致土壤和作物受到有毒有机物质的污染，实践也表明，土壤PAHs的主要来源之一就是污泥【jJ。在污水处理中，由于PAHs的疏水性和高有机物亲和性，使得其易于积累于污泥中，而且PAHs具有低生物可提供性，因此具有较高的抵抗生物降解性。目前国内应用最广的污泥浓缩．(消化)一脱水一堆肥(填埋)工艺并不能有效去除污泥中的PAHs。因此，要妥善解决城市污泥的出路问题，尤其是农用安全问题，需要深入研究污泥中PAHs的环境行为和转化，并尽可能在污泥农用前将其含量控制到安全水平。研究表明，某些植物可以用于修复PAHs污染的土壤【4J’而污泥生态稳定化技术(人工湿地污泥处理技术)的出现，为污泥中PAHs的降解转化提供了一条新路。但生长于污泥环境中的湿地植物(例如芦苇)对于降解和转化污泥中PAHs的作用和机理，此方面研究在国内外尚属空白，而人工湿地如芦苇床恰恰能够提供利于PAHs降解和转化的基本条件。污泥中含有丰富的有机物和氮磷钾等营养元素以及植物生长所必需的各种微量元素，可以促进湿地植物的生长，湿地植物在生长过程中又促发污泥的稳定和无害化L5j。经生态稳定和无害化的污泥，作为肥料使用能够改良土壤结构、增加土壤肥力，有望解决土壤肥力下降及用地和养地的矛盾。因此，探明污泥生态稳定化过程中多介质联合基金项目：国家自然科学基金资助(50978048)收铺日期：2010—09—03作者简介：赵金宝(1985-)，男，吉林长春人，硕士_研究生，研究方向为水污染控制工程通讯作者：崔玉波(1968一)，男，内蒙古赤峰人，教授，博士，研究方向为水污染控制工程。E-ma．1：cyb~dlnu．edu．cn。第39卷第12期赵金宝，等：含多环芳烃污泥的植物修复研究进展1251降解PAHs的机理和有效性，可以为该技术的推广应用提供坚实的理论基础。现代生物学技术的发展为多介质联合降解PAHs的研究奠定了良好的技术基础，通过PCR—DGGE分析、生物活性鉴别等方法，能够研究根系微生物多样性和根系分泌物等对PAHs降解和转化的影响。将人工湿地技术应用于剩余污泥的稳定化，同时会产生巨大的社会效益、经济效益和环境效益。尤其是对经济欠发达地区中小型污水处理厂的污泥处理与处置，该技术无疑具有广泛应用前景。污泥生态稳定化过程是污泥土质化过程，也是湿地植物间歇淹没过程，由于在此过程中PAHs的降解和转化效能与机理目前尚属空白。但涉及水体和土壤中的PAHs植物修复国内外多有研究，下面就污泥．植物系统、水一植物系统和土壤一植物系统分别予以总结。1污