基于海洋傾倒目的之污水污泥化學(xué)分析及生物毒性研究.pdf

1、由于我國(guó)污水污泥產(chǎn)量大，污染物含量復(fù)雜，安全的污水污泥處理處置對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及降低人體健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。在眾多污水污泥處理處置方式中，我國(guó)對(duì)污水污泥海洋傾倒的研究較少，缺乏理論與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但海洋傾倒會(huì)使污水污泥中復(fù)雜的污染物向海水遷移并對(duì)海洋中的生物產(chǎn)生毒性作用，進(jìn)而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)乃至人類健康產(chǎn)生危害。研究以上海地區(qū)7處污水污泥廠污水污泥(S1～S7)為對(duì)象，在污水污泥污染物總量和浸出污染物化學(xué)分析的基礎(chǔ)上結(jié)合活體毒性測(cè)試工具和體外毒

2、性測(cè)試工具綜合評(píng)估污水污泥中的化學(xué)污染及毒性水平并判斷海洋傾倒安全性。
　　1，通過(guò)對(duì)污水污泥中污染物總量的化學(xué)分析并與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和其他研究的結(jié)果對(duì)比表明(1)檢出的重金屬含量高于全國(guó)平均水平，根據(jù)我國(guó)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，主要超標(biāo)重金屬為Cu，超標(biāo)點(diǎn)位(S2，S5，S7)的超標(biāo)量為1984～2395 mg/kg。(2)污水污泥中檢出的多氯二苯并二噁英/呋喃(PCDD/Fs)總當(dāng)量濃度為4.8～22 ng/kg，以低毒的高氯代PCDD/Fs為主

3、(57％～87%)，含量基本低于我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(100 ng/kg)與底泥安全濃度(20 ng/kg)。(3)污水污泥中檢出的多環(huán)芳烴(PAHs)總量為1.2～35 mg/kg。除S7外，其他樣點(diǎn)均符合污泥土地利用和括農(nóng)用的PAHs及其單體排放標(biāo)準(zhǔn)。PAHs的質(zhì)量分布以2-3環(huán)低環(huán)單體為主(41%～71%)，且來(lái)源可能為低溫源。(4)污水污泥中大部分點(diǎn)位的多氯聯(lián)苯類(PCBs)低于檢出限，有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)單體中僅部分點(diǎn)位檢出0.

4、003～0.026 mg/kg的p,p-滴滴依，污染較輕。
　　2，通過(guò)使用不同浸出方法對(duì)污水污泥浸出污染物的化學(xué)分析結(jié)果表明(1)較長(zhǎng)浸出時(shí)間和具有鹽度的海水浸出法對(duì)Cu，Zn，As的浸出量顯著高于水平振蕩法和TCLP法，較低pH的TCLP法對(duì)Hg的浸出量高于海水浸出法和水平振蕩法。污水污泥中重金屬的浸出量低于我國(guó)與歐盟關(guān)于危險(xiǎn)廢棄物的浸出標(biāo)準(zhǔn)限值。但如果考慮重金屬在污水污泥中浸出的難易程度以及其對(duì)水生生物的毒性差異，重金屬Cu

5、和Zn的高浸出量需要得到重視。S2和S7浸出液中高含量的Cu(1468～1728 mg/L和390-2338 mg/L)可能與上述樣品在污水污泥中Cu的高污染負(fù)荷有關(guān)。(2)污水污泥中僅浸出四種低環(huán)PAHs(PHE，NAP，PYR和FLT)，ΣPAHs為ND～1.9μg/L，濃度水平基本相當(dāng)于長(zhǎng)江口水體，PAHs相對(duì)重金屬在水體中的釋放風(fēng)險(xiǎn)較低。(3)污水污泥浸出污染物中的溶解性有機(jī)碳(DOC)含量(90～1570 mg/L)超過(guò)歐盟關(guān)

6、于危險(xiǎn)廢棄物的浸出標(biāo)準(zhǔn)(100 mg/L)，是污水污泥浸出液中的主要污染物。
　　3，以食物鏈上不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的海洋生物為對(duì)象針對(duì)污水污泥及其海水浸出液的毒性研究結(jié)果表明(1)當(dāng)以分別以96 h死亡率，72 h生長(zhǎng)抑制，15 min發(fā)光抑制作為毒性實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)時(shí)，海水浸出液均可以對(duì)黑鯛、鹵蟲、發(fā)光細(xì)菌和微藻產(chǎn)生急性毒性作用，毒性作用強(qiáng)度與海水浸出液的體積百分比濃度呈現(xiàn)明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系，海水浸出液在低濃度時(shí)能夠?qū)Πl(fā)光細(xì)菌發(fā)光、藻類生長(zhǎng)以

7、及鹵蟲生長(zhǎng)產(chǎn)生刺激作用。(2)毒性數(shù)據(jù)的非線性擬合結(jié)果表明，海水浸出液對(duì)發(fā)光細(xì)菌的半數(shù)有效劑量(EC50)為8.2%～30%；對(duì)海洋微藻的EC50為4.9%～57%之間，且綠藻對(duì)浸出液毒性的敏感程度低于兩種硅藻；對(duì)黑鯛和鹵蟲的半數(shù)致死劑量(LD50)分別為27%～74%和0.2%～3.8%。在25%亞致死劑量下海水浸出液會(huì)對(duì)鹵蟲的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制。(3)根據(jù)美國(guó)環(huán)保局廢水的毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，不同實(shí)驗(yàn)生物對(duì)污水污泥海水浸出液毒性的反應(yīng)敏感程度為黑

8、鯛(劇毒)>>發(fā)光細(xì)菌和微藻(中毒-高毒)>鹵蟲(低毒-中毒)。實(shí)驗(yàn)生物對(duì)浸出液的敏感程度與物種類別和實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)的選擇有關(guān)。(4)毒性數(shù)據(jù)的主成分分析結(jié)果表明，S1和S3浸出液的生物毒性最高，浸出液的毒性隨污水污泥來(lái)源污水處理廠的工業(yè)污水處理量增高而略微降低。(5)10 d的污水污泥固相生物毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，菲律賓蛤仔與青蛤在所有污水污泥樣品中的平均死亡率分別為94%和49%；14 d生物積累實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，青蛤?qū)ξ鬯勰嘀械闹亟饘貱u，Cd，

9、Pb，As均有生物積累作用，其中Cu的生物體殘余量最高，接近海洋生物質(zhì)量3類標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算獲得的重金屬的BCF值為Cu(135)>As(58)>Pb(7.6)，青蛤?qū)ξ鬯勰嘀蠧u的富集能力明顯高于其他重金屬。
　　4，使用體外毒性效應(yīng)測(cè)試工具對(duì)污水污泥有機(jī)提取液的毒性效應(yīng)測(cè)試結(jié)果表明，污水污泥有機(jī)提取液可檢出基線毒性、遺傳毒性與芳香烴受體。毒性當(dāng)量分別為133～3400 mg3,5-DCP/kg、ND～25 mg4-NQO/kg和7

10、3～6838 ngTCDD/kg。污泥樣品中的雌激素效應(yīng)水平低于0.02 ngE2/kg。遺傳毒性及基線毒性與已檢測(cè)的有機(jī)污染物關(guān)系不顯著。且大部分芳香烴受體來(lái)自于未知化學(xué)物質(zhì)，而污水污泥中檢出的化學(xué)物質(zhì)的類二噁英效應(yīng)主要由PAHs單體BkF貢獻(xiàn)。
　　綜上所述，至少有以下3點(diǎn)原因使上海地區(qū)污水污泥不適合海洋傾倒，1，由于污水污泥中包含的大量重金屬Cu以及向浸出液轉(zhuǎn)移的重金屬Cu和DOC等，在傾倒過(guò)程中會(huì)帶來(lái)污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)，2，