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施用方式对赤红壤坡地上污泥铜随径流迁移的影响
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陈炎辉
1
,黄瑞卿
2
,王果
1
,肖振林
2
,陈明华
3
,陈文祥
3
,柴鹏
3
1 福建农林大学资源与环境学院,福建福州(350002)
2 福州市农产品质量安全检验检测中心,福建福州(350004)
3 福建省水土保持试验站,福建福州(350003)
E-mail: gwang572003@yahoo.com.cn
摘 要:研究了以撒施、撒施+草和穴施方式施用于赤红壤坡地上的污泥的铜在人工降雨条
件下随径流的迁移情况。结果表明,污泥撒施后的前期(1 和 18 d)径流中混匀样总铜
(MTCu)、静置样总铜(STCu)、颗粒态总铜(TPCu)、悬浮态总铜(TSCu)和可溶性总
铜( TDCu)浓度和流失量均达到峰值,其中 MTCu、STCu 浓度和流失量峰值分别为 1674.9、
105.4 μg/L 和 21.59、1.32 mg/m
2
,分别是穴施和撒施+草对应峰值的 4.2~13.7 倍和 5.4~24.9
倍,此后铜浓度和流失量均逐渐降低。与撒施相比,撒施+草径流中各形态铜浓度和流失量
削减率分别可达 72.8%~91.7%和 91.4%~97.1%,穴施对应削减率则分别可达 78.2%~89.9%和
68.6%~82.9%。撒施、撒施+草和穴施 MTCu 径流流失系数分别为 0.83%、0.03%和 0.26%,
穴施和撒施+草均可有效防止污泥铜的流失,但以撒施+草效果最好,颗粒相铜是铜流失的
重要形式。
关键词:施用方式;模拟降雨;坡地;径流;污泥铜
中图分类号:X171;S157
1. 引 言
在林木覆盖的南方丘陵山地地区施用污泥是污泥农业资源化利用的重要潜在方向,因为
它基本不会产生食物链污染的风险。在丘陵山地施用污泥的主要风险在于污泥污染物可随地
表径流流失,从而对地表水产生污染。长期施用污泥必然造成土壤中重金属的不断累积
[1-3]
,
增加重金属对地表水体的潜在污染风险。Dowdy 研究结果表明,污泥通过注入方式施用于
玉米连作土壤中,施用 10 年后并未对径流中 Cd、Ni、Pb 浓度造成影响,但会提高雪融水
中 Cu、Zn 浓度
[4]
。Harris-Pierce 研究表明,污泥表施处理径流中 Cu, Mo 和 Ni 浓度与污泥
用量呈正相关
[5]
。同样 Rostagno 的研究结果也证实污泥表施径流中 Cu、Mn 浓度随施用量
增加而升高,随时间推移而递减
[6]
。而 Aguilar 研究则表明,污泥表施径流中 Cd、Cu 浓度
并不高,低于禽畜饮用水标准限值
[7]
。Gove 研究表明,施用堆肥和干化厌氧污泥均不会增
加对地表水的污染风险
[8]
。此外,污泥施用区土壤重金属可能通过稳定化(如铁铝氧化物包
被或硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐沉淀)或污泥有机质矿化分解来影响其有效性和可迁移性
[9]
。
可见,污泥坡地利用引起重金属径流污染风险存在很大变数,与施用方法、降雨、地表状况、
地形和污泥重金属在土壤的化学行为等多因素有关,但十分有限的研究也多集中在非酸性土
地区,难以回答酸性土坡地上污泥重金属对地表水的污染风险。重金属铜是污泥中含量较高
的元素,它既是植物营养元素又是环境污染元素,在酸性土壤条件下可能具有较大的移动性,
因此有必要加以研究。本文旨在探讨高量污泥施用在酸性赤红壤坡地上(直形坡、坡度 15°、
裸地条件),不同施用方式(撒施、撒施+草和穴施)下,径流各形态铜随时间的变化特征,
并评估其对地表水的潜在污染风险。
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本课题得到教育部重点项目(204075),福建省教育厅重点项目,福建省科技厅重大专项前期研究项目
(2005YZ1001)的资助。