污泥有机碳在林地土壤中的分解动态

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1、王艮梅等：污泥有机碳在林地土壤中的分解动态1393污泥有机碳在林地土壤中的分解动态王艮梅1*，刘洋2，陈容11.南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京210037；2.江苏省洪泽县农业局，江苏洪泽223100摘要：采用室内培养试验研究了不同温度及污泥施入量的条件下土壤后有机碳的降解动态规律。结果表明，污泥有机碳的矿化速度在前期较快（前3周）。在整个培养过程中，污泥有机碳的累积分解率和周分解率变化规律为12%＞6%≥24%；结果还表明，污泥有机碳的分解受温度和污泥施用量的影响。在前3周，50℃培养条件下，有机碳的平均累积矿化量分别比30℃和15℃高出52%和71%。此外，随污泥施用

2、量的增加，有机碳的矿化量增加，而矿化率则呈下降趋势。关键词：污泥；有机碳；分解动态；影响因子中图分类号：X703；S714.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）05-1390-04王艮梅等：污泥有机碳在林地土壤中的分解动态1393我国多数城市污水处理厂采用二级活性污泥法进行污水净化，在净化污水的同时会产生占污水进水量约0.7%的沉淀物—城市污泥。据估计，目前我国城市污泥的年产生量已达1.0×108t以上，但处理率仅有7%(产生4.0×105t的干污泥)[1]，并且以每年10%～15%的速度递增，如何合理处理处置污泥已成为亟待解决的环境问题。20世纪90年代以来，

3、世界各国在污泥处置利用方面的发展趋势为弃用投海、减少填埋，大力增加农林土地利用及能源回收[2]。我国污泥农业利用率较低，不超过10%，而英国、美国、法国、荷兰等国家农业利用率为60%[3]。城市污泥的肥料资源化是当前国际上污泥的重要处置途径之一，尤其是污泥在农地上的应用[4]。然而污泥中的有毒有害物质如病源菌、寄生虫卵、Pb、Cd、Cu、Zn、Hg、Cr等重金属及多氯联苯、二恶英、放射性核数等有机污染物，特别是高量重金属的存在，直接限制了污泥作为肥料在农地中的推行[5]。因为即使对于符合污染物控制标准的污泥，长期施用也会明显造成重金属在土壤中的聚集[6,7]，并构成对水体和作物污染

4、的巨大威胁[5]。鉴此，对于脱离人类食物链的林地生态系统，污泥施用的环境风险明显降低尤其是不会对人类的健康构成威胁。我国近几年来在森林与园林绿地、矿区植被恢复与高速公路绿化带等方面的应用得到了发展[8,9,10]。然而相关机理研究还较薄弱：如为什么污泥不同施用量对土壤-林木体系的影响效果不同？林地土壤对污泥的负荷量究竟有多大？在土壤重金属环境容量范围内污泥林地的最适施用量及最佳施用时间如何？污泥中含有大量的碳、氮，它们在林地土壤中的分解状况影响着污泥的投入。因为污泥一次投入量过大或投入周期太短，往往会因为有机物大量分解而造成土壤极端厌氧条件，影响树木生长，投入量过低或投入周期太长，

5、又不能充分发挥林地处置的功效。为此，本文以城市生活污泥（污水处理厂经过厌氧消化的脱水污泥）为材料，研究污泥有机物碳在林地土壤中分解转化动态，用以指导污泥在林地的合理施用。1材料与方法1.1供试材料供试土壤为冲积母质发育形成的黄棕壤，采自苏北宿迁杨树人工林地表层（0~20cm），土壤取回后，风干，磨细过20目筛保存备用。供试污泥采自无锡卢村污水处理厂经厌氧消化的脱水污泥，风干后，不锈钢粉碎机粉碎，过20目筛保存备用。供试土壤及污泥的基本性质见表1表1供试土壤及污泥的基本性质Table1Physico-chemicalpropertiesoftheselectedsoilandsewa

6、gesludge项目pH1)w(有机质)/%w(全N)/%w(全P)/%w(<0.01mm粘粒)/%CEC/mmol土壤6.871.450.060.914015.4污泥7.3127.83.111.79——1)用水浸提，土水质量比为1∶101.2试验方法及处理设计采用室内恒温培养，碱液吸收法[11]研究污泥有机碳在土壤中的分解动态。称取过20目风干土样100g，污泥量按照占土重的6%、12%、24%加入土壤并与其充分混匀，放入呼吸瓶底部，王艮梅等：污泥有机碳在林地土壤中的分解动态1393加水至田间持水量的60%，按照试验设计的要求分别于15℃、30℃、50℃的恒温培养箱内进行培养。培

7、养开始后的前两周内，每天通气3次，两周后每天通气一次，每次通气时间为30分钟。培养过程中分别于第0.5、1、1.5、2、3、4、5、6、7周进行碱液的吸收，在吸收的碱液中加入BaCl2，以酚酞为指示剂，用HCl滴定中和未耗尽的NaOH，通过HCl消耗量来计算CO2的数量,进而求出有机碳的分解量，计算公式如下。每种处理设计3个重复，同时设计对照处理（消除土壤中有机碳矿化的影响）。计算公式：CO2(mg·kg-1)=[cHCl×(V0-V)×22/m]×103cHCl—H