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保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及降低人體健康風(fēng)險具有重要意義。在眾多污水污泥處理處置方式中，我國對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)，但海洋傾倒會使污水污泥中復(fù)雜的污染物向海水遷移并對海洋中的生物產(chǎn)生毒性作用，進(jìn)而對生態(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)合活體毒性測試工具和體外毒

2、性測試工具綜合評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，通過對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)果對比表明(1)檢出的重金屬含量高于全國平均水平，根據(jù)我國農(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，通過使用不同浸出方法對污水污泥浸出污染物的化學(xué)分析結(jié)果表明(1)較長浸出時間和具有鹽度的海水浸出法對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與歐盟關(guān)于危險廢棄物的浸出標(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)于長江口水體，PAHs相對重金屬在水體中的釋放風(fēng)險較低。(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)超過歐盟關(guān)

6、于危險廢棄物的浸出標(biāo)準(zhǔn)(100 mg/L)，是污水污泥浸出液中的主要污染物。
　　3，以食物鏈上不同營養(yǎng)級的海洋生物為對象針對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生長抑制，15 min發(fā)光抑制作為毒性實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)時，海水浸出液均可以對黑鯛、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能夠?qū)Πl(fā)光細(xì)菌發(fā)光、藻類生長以

7、及鹵蟲生長產(chǎn)生刺激作用。(2)毒性數(shù)據(jù)的非線性擬合結(jié)果表明，海水浸出液對發(fā)光細(xì)菌的半數(shù)有效劑量(EC50)為8.2%～30%；對海洋微藻的EC50為4.9%～57%之間，且綠藻對浸出液毒性的敏感程度低于兩種硅藻；對黑鯛和鹵蟲的半數(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對鹵蟲的生長產(chǎn)生抑制。(3)根據(jù)美國環(huán)保局廢水的毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，不同實(shí)驗(yàn)生物對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，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，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)測試工具對污水污泥有機(jī)提取液的毒性效應(yīng)測試結(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的有機(jī)污染物關(guān)系不顯著。且大部分芳香烴受體來自于未知化學(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，在傾倒過程中會帶來污染物的釋放風(fēng)險，2，