中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势
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［3—5］ 方法 但一般都或多或少地含有一定量的 Cu、 . 城市污泥的化学组成因污水来源而异， Pb、 其重金属问题一直以来都是人们担心城市污泥农用的环境 Zn、 Ni、 Cr、 Hg、 Cd 等重金属 . 因此，
风险， 并且成为限制其大规模土地利用的障碍因素 . 至于当前我国城市污泥的重金属含量究竟 如何， 至今尚缺乏系统的研究和总结 . 本文将根据国内外的近期研究结果， 对国内外城市污泥 重金属的变化规律、 我国城市污泥的重金属含量及特点以及中国城市污泥农用重金属污染控 制标准的合理性、 城市污泥农用的重金属污染风险等问题进行系统的分析和总结， 以便为城市 污泥的土地利用提供参考依据 . ! 中国城市污泥的重金属含量 了解重金属的种类和含量是对城市污泥进行合理处置利用的基础 . 对国内 （1994—2001） 报道的城市污泥重金属的资料进行统计分析表明， 我国城市污泥的 Ni、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn 含量变化 幅度很大， 极差最高达几千 mg / kg； 均值为 1450 mg / kg （ 表 1） Zn 是含量最高的元素， . 这是因为 我国城市大量使用镀锌管道， 导致城市污水中 Zn 含量较高的缘故； 含量次高的为 Cu， 再次是 而毒性较大的元素 Hg、 通常在几到十几个 mg / kg 范围内 . Cr， Cd、 As 含量往往较低， 按照中国 1984 年颁布的 《农用污泥污染物控制标准》 （ GB4284-84） 的规定， Hg、 Cd、 As、 Pb、 超标率最高的是 Zn， 其次是 Cu、 （表 1） Cr 在统计样本中没有超标案例， Ni . 从现有的统计资料 和国家相关标准分析， 我国城市污泥中重金属首要污染物是 Zn， 超标率高达 55% . 但是， 按照 即将颁布的 《城镇污水处理厂污染物排放标准 （报批稿） 》 的规定， 我国城市污泥中 Zn、 Cu 的超 ［"—#$］ 标率分别为 9% 、 如果按照美 12% ； 表 ! 中国城市污泥中重金属含量
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境
科
学
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报
23 卷
城市生活污水排放量达到 221 亿 t . 目前， 全国已建成运转的城市污水处理厂有 400 余座， 日处 ［1］ ［2］ 理能力 2534 万 t . 在城市污水处理中， 一般会产生占污水体积 0.02% 的城市污泥 . 随着污 水处理厂不断修建， 城市污泥的产生量将越来越多 . 城市污泥的处置方法通常有投海、 填埋、 焚烧、 农用等 . 城市污泥含有大量的有机质和 N、 P 等植物养分元素， 施入土壤后可以提高土壤的肥力， 促进农作物增产， 是适合中国国情的处置
第 23 卷第 5 期 2003 年 9 月
Hale Waihona Puke Baidu
环 境 科 学 学 报 ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE
中图分类号： X705 文献标识码： A
Voi. 23， No. 5 Sep. ， 2003
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Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludges of China
CHEN Tongbin，HUANG Oifei，GAO Ding，ZHENG Yugi，WU Jifu
（Laboratory of Environmentai Remediation，Institute of Geographic Sciences and Naturai Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101） Abstract： Anaiysing the reported data about heavy metais in sewage siudges between 1994—2001 in 60 cities of China，it is conciuded that Zn，Cu and Cr concentrations of heavy metais in sewage siudges of China was veiativei high whiie the concentrations of the high toxic metais， Hg，Cd，As，were iower than 20 mg / kg. The concentrations of neavy metais in 70% of statisticai sampies were found to be iower than 20 mg / kg for As，2.8 mg / kg for Cd，250 mg / kg for Cr，417 mg / kg for Cu，5 mg / kg for Hg，75 mg / kg for Ni，130 mg / kg for Pb and 30% of Cu，and 45% of Zn in aii the statisticai sampies which had overran 1701 mg / kg for Zn，respectiveiy. There were about 11% of Ni， the heavy metai iimits of sewage siudge for iand appiication in China. This suggests that Zn was the most primary heavy metai poiiutant in sewage siudge in China. The overrunning percent of Zn wouid be 9% according to the new iimits set by China Nationai Standard of Poiiutant Reiease from Sewage Treatment Piant. Because aii the heavy metai concentrations in China’ s sewage siudges were iower than the iimits of US EPA，heavy metai poiiution in China causing from iand appiication of sewage siudges may not be a serious probiem. It is aiso proved that the heavy metai concentrations in sewage siudge have being decreased over time both in deveioped countries and in China in the iast two decades. The average of heavy metai concentrations has being decreased by 2.7% —4.9% in Beijing City and 0.1% —2.4% in Tianjing City. The （ ca. 55% of the totai）can not be used for iand appiication. In fact，about heavy metai iimits of China are too iow that most of sewage siudges 51.5% of China’ s crop soiis were reported to have Zn deficiency. It is suggested that he heavy metai iimits in sewage siudge for iand appiication shouid be modified to promote the safety reuse of sewage siudges in China. （ biosoiid） ；iand appiication；heavy metai；poiiutant；environment risk Keywords： sewage siudge
文章编号： （2003） 0253-2468 05-0561-09
中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势
陈同斌， 黄启飞， 高
北京 100101）
定， 郑玉琪， 吴吉夫
（中国科学院地理科学与资源研究所环境修复室，
摘要： 对相关研究结果的系统统计表明， 其次是 Cu， 再次是 Cr， 而毒性较 Zn 是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素， 大的元素 Hg、 通常在几个到十几个 mg / kg 范围内； 而 Cd、 Cd、 As 含量往往较低， 70% 统计样本的 As 含量在 20 mg / kg 以内， Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb、 Zn 含量则分别在 2.8、 250、 417、 5、 75、 130、 1701 mg / kg 以内 . 我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达 国家， 而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势 . 按照 1984 年颁布的 《农用污泥污染物控制标准》 （ GB4284-84） ， Zn 是我国 但按照 2002 年新修订的 《城镇污水处理厂污染物排放标准 （报批 城市污泥中超标问题最突出的重金属， 其超标率为 55% ； 稿） 》 ， 我国的土壤和儿童普遍缺 Zn， 另一方面， 我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污 Zn 的超标率仅为 9% . 一方面， 泥中的 Zn 控制过于严格， 而且也不尽合理， 急需对其进一步完善， 以合理解决城市污泥的处理处置途径， 推动城市污泥的资 源化和无害化利用 . 关键词： 城市污泥 （生物固体） ；土地利用；重金属；环境污染
Tabie 1 重 金属 Hg Cd As Ni Pb Cr Cu Zn 样本 数1） 33 54 26 35 55 37 59 57 Heavy metai concentrations in sewage siudge of China 变化范围， 平均值2） ， GB4284-84 mg / kg mg / kg pH!6 . 5 0 ~ 9.3 0 . 05 ~ 16 . 80 0 . 29 ~ 47 . 00 10 . 4 ~ 374 . 0 0 . 6 ~ 669 . 0 0 . 4 ~ 728 . 0 28 . 4 ~ 3068 . 0 16 . 8 ~ 7384 . 0 2 . 84 2 . 97 16 . 1 77 . 5 131 185 486 1450 0 0 0 11 0 0 30 55 统计样本的超标率， % 新 USEPA 标准3） 标准 0 0 0 11 0 0 12 9 0 0 0 0 0 — 0 0
国环保局的标准， 我国城市污泥的 重金属都不超标 . 从样本重金属含量的频次分析 图来看 （图 1） ， 70% 的样本 As 含量 范 围 在 20 mg / kg 以 内，Cd 在 2.8 mg / kg以内， Cr 在 250 mg / kg 以 内， Cu 在 417 mg / kg 以 内， Hg 在 5 mg / kg以内， Ni 在 75 mg / kg 以内， Pb 在 130 mg / kg 以内， Zn 在 1701 mg / kg 以内 . 其重金属含量的平均值分别 为： （ 1450 mg / kg ）> Cu （ 486 mg / Zn （ 185 mg / kg）> Pb （ 131 mg / kg） > Cr （78 mg / kg） （16 mg / kg） kg） > Ni > As （ 2.8 mg / kg ） > Cd（3 mg / kg） . " Hg 这一统计数据基本代表我国城市污
随着城市化进程的加快和生活水平的提高， 公众对环境问题愈来愈关注， 对环境质量的要 求也日渐提高 . 为防止水域污染、 改善生态环境， 我国城市污水处理率迅速提高 . 2000 年， 我国
收稿日期： 修订日期： 2002-09-30； 2002-12-30 资助项目： “九五” 国家重点科技攻关项目 （编号： ； 北京市自然科学基金重大项目 （编号： 96-909-01-05） 6990002） 作者简介： 陈同斌 （1963—） ， 男， 研究员 . Emaii： chentb@ igsnrr . ac. cn
风险， 并且成为限制其大规模土地利用的障碍因素 . 至于当前我国城市污泥的重金属含量究竟 如何， 至今尚缺乏系统的研究和总结 . 本文将根据国内外的近期研究结果， 对国内外城市污泥 重金属的变化规律、 我国城市污泥的重金属含量及特点以及中国城市污泥农用重金属污染控 制标准的合理性、 城市污泥农用的重金属污染风险等问题进行系统的分析和总结， 以便为城市 污泥的土地利用提供参考依据 . ! 中国城市污泥的重金属含量 了解重金属的种类和含量是对城市污泥进行合理处置利用的基础 . 对国内 （1994—2001） 报道的城市污泥重金属的资料进行统计分析表明， 我国城市污泥的 Ni、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn 含量变化 幅度很大， 极差最高达几千 mg / kg； 均值为 1450 mg / kg （ 表 1） Zn 是含量最高的元素， . 这是因为 我国城市大量使用镀锌管道， 导致城市污水中 Zn 含量较高的缘故； 含量次高的为 Cu， 再次是 而毒性较大的元素 Hg、 通常在几到十几个 mg / kg 范围内 . Cr， Cd、 As 含量往往较低， 按照中国 1984 年颁布的 《农用污泥污染物控制标准》 （ GB4284-84） 的规定， Hg、 Cd、 As、 Pb、 超标率最高的是 Zn， 其次是 Cu、 （表 1） Cr 在统计样本中没有超标案例， Ni . 从现有的统计资料 和国家相关标准分析， 我国城市污泥中重金属首要污染物是 Zn， 超标率高达 55% . 但是， 按照 即将颁布的 《城镇污水处理厂污染物排放标准 （报批稿） 》 的规定， 我国城市污泥中 Zn、 Cu 的超 ［"—#$］ 标率分别为 9% 、 如果按照美 12% ； 表 ! 中国城市污泥中重金属含量
562
环
境
科
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城市生活污水排放量达到 221 亿 t . 目前， 全国已建成运转的城市污水处理厂有 400 余座， 日处 ［1］ ［2］ 理能力 2534 万 t . 在城市污水处理中， 一般会产生占污水体积 0.02% 的城市污泥 . 随着污 水处理厂不断修建， 城市污泥的产生量将越来越多 . 城市污泥的处置方法通常有投海、 填埋、 焚烧、 农用等 . 城市污泥含有大量的有机质和 N、 P 等植物养分元素， 施入土壤后可以提高土壤的肥力， 促进农作物增产， 是适合中国国情的处置
第 23 卷第 5 期 2003 年 9 月
Hale Waihona Puke Baidu
环 境 科 学 学 报 ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE
中图分类号： X705 文献标识码： A
Voi. 23， No. 5 Sep. ， 2003
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Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludges of China
CHEN Tongbin，HUANG Oifei，GAO Ding，ZHENG Yugi，WU Jifu
（Laboratory of Environmentai Remediation，Institute of Geographic Sciences and Naturai Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101） Abstract： Anaiysing the reported data about heavy metais in sewage siudges between 1994—2001 in 60 cities of China，it is conciuded that Zn，Cu and Cr concentrations of heavy metais in sewage siudges of China was veiativei high whiie the concentrations of the high toxic metais， Hg，Cd，As，were iower than 20 mg / kg. The concentrations of neavy metais in 70% of statisticai sampies were found to be iower than 20 mg / kg for As，2.8 mg / kg for Cd，250 mg / kg for Cr，417 mg / kg for Cu，5 mg / kg for Hg，75 mg / kg for Ni，130 mg / kg for Pb and 30% of Cu，and 45% of Zn in aii the statisticai sampies which had overran 1701 mg / kg for Zn，respectiveiy. There were about 11% of Ni， the heavy metai iimits of sewage siudge for iand appiication in China. This suggests that Zn was the most primary heavy metai poiiutant in sewage siudge in China. The overrunning percent of Zn wouid be 9% according to the new iimits set by China Nationai Standard of Poiiutant Reiease from Sewage Treatment Piant. Because aii the heavy metai concentrations in China’ s sewage siudges were iower than the iimits of US EPA，heavy metai poiiution in China causing from iand appiication of sewage siudges may not be a serious probiem. It is aiso proved that the heavy metai concentrations in sewage siudge have being decreased over time both in deveioped countries and in China in the iast two decades. The average of heavy metai concentrations has being decreased by 2.7% —4.9% in Beijing City and 0.1% —2.4% in Tianjing City. The （ ca. 55% of the totai）can not be used for iand appiication. In fact，about heavy metai iimits of China are too iow that most of sewage siudges 51.5% of China’ s crop soiis were reported to have Zn deficiency. It is suggested that he heavy metai iimits in sewage siudge for iand appiication shouid be modified to promote the safety reuse of sewage siudges in China. （ biosoiid） ；iand appiication；heavy metai；poiiutant；environment risk Keywords： sewage siudge
文章编号： （2003） 0253-2468 05-0561-09
中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势
陈同斌， 黄启飞， 高
北京 100101）
定， 郑玉琪， 吴吉夫
（中国科学院地理科学与资源研究所环境修复室，
摘要： 对相关研究结果的系统统计表明， 其次是 Cu， 再次是 Cr， 而毒性较 Zn 是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素， 大的元素 Hg、 通常在几个到十几个 mg / kg 范围内； 而 Cd、 Cd、 As 含量往往较低， 70% 统计样本的 As 含量在 20 mg / kg 以内， Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb、 Zn 含量则分别在 2.8、 250、 417、 5、 75、 130、 1701 mg / kg 以内 . 我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达 国家， 而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势 . 按照 1984 年颁布的 《农用污泥污染物控制标准》 （ GB4284-84） ， Zn 是我国 但按照 2002 年新修订的 《城镇污水处理厂污染物排放标准 （报批 城市污泥中超标问题最突出的重金属， 其超标率为 55% ； 稿） 》 ， 我国的土壤和儿童普遍缺 Zn， 另一方面， 我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污 Zn 的超标率仅为 9% . 一方面， 泥中的 Zn 控制过于严格， 而且也不尽合理， 急需对其进一步完善， 以合理解决城市污泥的处理处置途径， 推动城市污泥的资 源化和无害化利用 . 关键词： 城市污泥 （生物固体） ；土地利用；重金属；环境污染
Tabie 1 重 金属 Hg Cd As Ni Pb Cr Cu Zn 样本 数1） 33 54 26 35 55 37 59 57 Heavy metai concentrations in sewage siudge of China 变化范围， 平均值2） ， GB4284-84 mg / kg mg / kg pH!6 . 5 0 ~ 9.3 0 . 05 ~ 16 . 80 0 . 29 ~ 47 . 00 10 . 4 ~ 374 . 0 0 . 6 ~ 669 . 0 0 . 4 ~ 728 . 0 28 . 4 ~ 3068 . 0 16 . 8 ~ 7384 . 0 2 . 84 2 . 97 16 . 1 77 . 5 131 185 486 1450 0 0 0 11 0 0 30 55 统计样本的超标率， % 新 USEPA 标准3） 标准 0 0 0 11 0 0 12 9 0 0 0 0 0 — 0 0
国环保局的标准， 我国城市污泥的 重金属都不超标 . 从样本重金属含量的频次分析 图来看 （图 1） ， 70% 的样本 As 含量 范 围 在 20 mg / kg 以 内，Cd 在 2.8 mg / kg以内， Cr 在 250 mg / kg 以 内， Cu 在 417 mg / kg 以 内， Hg 在 5 mg / kg以内， Ni 在 75 mg / kg 以内， Pb 在 130 mg / kg 以内， Zn 在 1701 mg / kg 以内 . 其重金属含量的平均值分别 为： （ 1450 mg / kg ）> Cu （ 486 mg / Zn （ 185 mg / kg）> Pb （ 131 mg / kg） > Cr （78 mg / kg） （16 mg / kg） kg） > Ni > As （ 2.8 mg / kg ） > Cd（3 mg / kg） . " Hg 这一统计数据基本代表我国城市污
随着城市化进程的加快和生活水平的提高， 公众对环境问题愈来愈关注， 对环境质量的要 求也日渐提高 . 为防止水域污染、 改善生态环境， 我国城市污水处理率迅速提高 . 2000 年， 我国
收稿日期： 修订日期： 2002-09-30； 2002-12-30 资助项目： “九五” 国家重点科技攻关项目 （编号： ； 北京市自然科学基金重大项目 （编号： 96-909-01-05） 6990002） 作者简介： 陈同斌 （1963—） ， 男， 研究员 . Emaii： chentb@ igsnrr . ac. cn