【集萃網(wǎng)觀察】印染污泥是印染廢水處理的二次產(chǎn)物，大量印染污泥的處置是目前印染行業(yè)面臨的重要問題。印染污泥由于含有染料、漿料、助劑等，成分非常復(fù)雜，其中染料的結(jié)構(gòu)具有硝基和氨基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，具有較大的生物毒性，對環(huán)境的污染很強。
國外對污泥農(nóng)用有了較為深入的研究，主要是通過糧食作物考察重金屬的有效性。國內(nèi)文獻主要研究污泥中重金屬的總量和作物吸收之間的關(guān)系[1]；對印染污泥的農(nóng)用基本未見報道，印染污泥重金屬的生物有效性研究則更為少見。研究印染污泥中各種重金屬的生物有效性，可以調(diào)控印染污泥的施用量，為印染污泥園林施用提供科學(xué)指導(dǎo)。植物-土壤之間的相互作用十分復(fù)雜，植物對重金屬的吸收依賴于重金屬存在的形態(tài)和生物有效性[2]。由于植物吸收、分泌及其周圍微生物活動等影響，根際土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)與土體截然不同[3]。植物根系能釋放出多種有利于有機污染物降解或?qū)τ卸窘饘倨鸸潭ㄗ饔玫挠袡C化學(xué)物質(zhì)[4]，根際環(huán)境的改變可能引起土壤重金屬形態(tài)的再分配，改變根際微環(huán)境中的養(yǎng)分和污染物的化學(xué)形態(tài)和生物有效性，從而改變其植物有效性，也影響其對污染物的吸收與積累[5-6]。因此，研究根際土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化對于闡明重金屬在土壤-植物系統(tǒng)的傳遞機制，尤其是對重金屬超富集植物抗逆機理的研究具有重要的理論意義[7-8]。
黑麥草是園林綠化作物中常割刈的多年生草本類植物，它可使土壤中的營養(yǎng)元素和重金屬元素的去除量最大。由于栽培黑麥草后的根際印染污泥中不同化學(xué)形態(tài)不同含量的重金屬具有不同的環(huán)境行為和生物效應(yīng)，因此在評價植物對印染污泥中重金屬元素的形態(tài)轉(zhuǎn)化作用方面時，根際中的重金屬的含量和化學(xué)形態(tài)信息就顯得非常重要。
本文通過黑麥草盆栽實驗，研究黑麥草對印染污泥有效態(tài)重金屬含量的影響，以及重金屬的有效態(tài)含量和生物有效性之間的關(guān)系。以黑麥草根際和非根際中常見重金屬為研究對象，取不同時段的污泥混合取樣，采用Tessier形態(tài)分類法研究了印染污泥中痕量重金屬元素Pb、Cu、Zn、Ni和Cd的存在形態(tài)，探討其總量、化學(xué)形態(tài)分布特征和其生物有效性，嘗試發(fā)現(xiàn)所選栽培的草本植物對印染污泥處置的作用，對印染污泥是否可以應(yīng)用于園林栽培，具有直接的理論和實踐指導(dǎo)意義。
1 實驗部分
1.1 儀器
Prodigy型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國Leeman公司）；MDS-6型微波消解儀（上海新儀微波化學(xué)科技有限公司） ；離心機（ANKE TDL80-2B）；KS-2康氏振蕩器；指針式電熱恒溫水浴加熱器（H.H. S-6）。
1.2 主要試劑
MgCl2·H2O、NaAc、鹽酸羥胺、NH4Ac和H2O2均為分析純，HAc、HClO4、HNO3和HF均為化學(xué)純。實驗用水均采用去離子水。所用容器均在4mol/LHNO3中浸泡48 h以上。
1.3 樣品的采集和處理
對浦東某印染廠的生化印染污泥分成不同時間段的沉積物，采用爪式采樣器采樣，取其采集樣品的中央部分，放入預(yù)先備好的塑料袋中，密封。底泥樣品取回實驗室后風(fēng)干，挑出雜物，充分混合后采用四分法取樣，全部研磨，過0. 147 mm（100目）國家標準篩，裝瓶備用。烘干的污泥樣品按照對角線四分法取樣，取3個平行樣。
1.4 草坪草的栽培試驗
供試草種為黑麥草。種植試驗采用聚乙烯花盆（上口徑為20 cm、下口徑16 cm、高15 cm），每盆裝基質(zhì)泥土質(zhì)量為5 kg。用去離子水將泥土潤濕，保持70%的田間持水量，平衡一周后播種。每個草種均設(shè)5個處理，每個處理3次重復(fù)，順序排列。
每盆播種子100粒，種子均勻擺放于土表，然后覆蓋一層薄薄的細土，以蓋沒種子為度，播種后及時噴水將泥土潤濕[9-10]，保持70%的田間持水量。草種生長期間用水澆灌，保持最大田間持水量為70%，試驗未加入其他成分。60 d后收割，然后一次性采集植物樣品和土壤樣品，測定草坪草根際和非根際印染污泥的重金屬不同形態(tài)。通過栽培前后印染污泥中重金屬形態(tài)變化，確定草坪草對印染污泥的利用功能。
1. 5 Tessier形態(tài)分類提取法
Tessier形態(tài)分類提取法[11]將重金屬分為5種不同的形態(tài):離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)。
離子交換態(tài):稱取2. 00 g印染污泥樣品[過0. 147 mm（100目）篩]，加入16. 00 mL l mol/LMgC12溶液（pH=7），室溫振蕩（200次/min）2 h，4000 r/min下離心10min，用6mL水洗滌，離心液和洗滌液一并歸入25 mL容量瓶中，用φ=2% （體積分數(shù)，下同）的HNO3定容。
碳酸鹽結(jié)合態(tài):上一步形態(tài)完成后的泥樣，加入16. 00 mL lmol/L NaAc溶液（用HAc調(diào)pH=5. 0），室溫振蕩3 h（200次/min）， 4000 r/min下離心，用6 mL水洗滌，離心液與洗滌液一并歸入25 mL容量瓶中，用2%的HNO3定容。
鐵錳氧化物結(jié)合態(tài):上一步形態(tài)完成后的泥樣，加入16. 00 mL 0. 04 mol/L鹽酸羥胺溶液（25%的HAc作底液）， 96℃水浴加熱6 h， 4000r/min下離心，用6 mL水洗滌，離心液與洗滌液一并歸入25 mL容量瓶中，用2%的HNO3定容。有機結(jié)合態(tài):上一步形態(tài)完成后的泥樣，加入6. 00 mL 0. 04 mol/LHNO3，并分2~3次加入10mL 30%的H2O2， 85℃水浴加熱3 h，冷卻后加入5mL 3. 2 mol/LNH4Ac溶液，用2%的HNO3浸提30min， 4000 r/min下離心，用4mL水洗滌，離心液與洗滌液一并歸入25 mL容量瓶中，用2%的HNO3定容。
殘渣態(tài):重金屬總量減去以上4種形態(tài)含量，剩余部分即為殘渣態(tài)含量。
2 結(jié)果與討論
2.1 栽培前印染污泥的形態(tài)分析
在5種不同的形態(tài)中，離子交換態(tài)的遷移性最強，毒性也最強，碳酸鹽結(jié)合態(tài)也不穩(wěn)定，易受pH變化的影響，在酸性條件下會向離子交換態(tài)轉(zhuǎn)化，離子交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)金屬對人類和環(huán)境危害較大；鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機結(jié)合態(tài)較為穩(wěn)定，但在一定氧化還原電位和pH條件下也會緩慢地向離子交換態(tài)轉(zhuǎn)化；殘渣態(tài)一般稱為穩(wěn)定態(tài)，因為這部分重金屬在自然條件下不易釋放出來[12]。從化學(xué)形態(tài)上看，重金屬表現(xiàn)為環(huán)境直接影響態(tài)（離子交換態(tài)和有機結(jié)合態(tài)）、環(huán)境間接影響態(tài)（碳酸鹽態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)）和穩(wěn)定態(tài)（殘渣態(tài)）[13]。
栽培前印染污泥中5種重金屬元素的全量分析和形態(tài)分析結(jié)果見表1。與我國GB 18918—2002《城市污水廠污染物排放控制標準》相比，供試印染污泥中重金屬含量都不超標。
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