《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJ/T 309-2009)标准解读
|
陈同斌 ，杭世珺2，徐云3，郑国砥1，魏源送4，吴启堂5，李国学6，甘一萍7，王彤3，章亦兵3，高定1，杜伟8，林毅9 |
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心；2. 北京市市政工程设计研究总院,；3. 中关村国际环保产业促进中心,；4. 中国科学院生态环境研究中心；5. 华南农业大学, 广东；6. 中国农业大学；7. 北京城市排水集团；8. 北京中科博联环境工程有限公；9. 广州市水质监测中心)
摘 要： 2008年建设部制订的《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》标准并于2009年正式执行；本文是参与制定该标准的主要专家集体撰写。
该标准对污泥农用时重金属浓度指标实行分级控制。根据作物试验结果并结合我国农田土壤的实际情况，对毒性强、对作物和人体危害大的重金属元素从严控制，对毒性和污染风险小的锌和铜，则适当放宽限制；对种植非食用农作物的农田，也适当放宽重金属浓度的限制。增加了污泥中有机污染物、病原菌、腐熟度和污泥施用时间、施用量、禁用区域等方面的具体规定。
关键词：污泥、处置、农用泥质、标准
污泥处理处置已经成为我国城市污水处理行业发展的限制因素。制定科学的污泥处理处置标准是监控污泥处理处置、选取合理技术路线和采取有效技术政策的重要前提。我国1984年曾颁布《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)，但由于当时缺乏相关的工作基础和科学积累，目前在使用中已经暴露出许多问题。《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对污泥脱水、污泥稳定提出了控制指标。但是，该标准只是污水处理厂污染物的排放标准，而不是污泥农用(土地利用)标准，因此污泥的土地利用不能进行有效管理。
根据国家住房和城乡建设部的委托，中国科学院地理科学与资源研究所和中关村国际环保产业促进中心牵头制订《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》标准。该标准规定了城镇污水处理厂污泥农用泥质指标、取样与监测等要求；标准适用于城镇污水处理厂污泥处置时污泥农用的泥质要求。
1、重金属浓度控制指标
基金项目：国家高技术发展计划(2006AA06Z384)；国家科技支撑计划(No.2006BAD25B03和2006BAJ10B04)
控制城市污泥农用的重金属污染问题，最基本的途径就是确定其环境容量。土壤对城市污泥的最大环境容量通常是以控制城市污泥和土壤中重金属浓度或累积量来制定的[1]。
美国和欧洲都制定了比较完善的防止城市污泥农用污染的法律法规。美国1993年修订的城市污泥土地利用条例(40 CFR Part503)。该标准除规定了污泥重金属浓度得限量值之外，还规定了每年允许从污泥中带入的重金属量和累积总量。欧盟也于1986年制订了相关标准，限制污泥重金属进入农田土壤的最大允许容量以及污泥的最大投入量等，其标准要比美国的稍严格一些。
相比欧美等国家在污泥重金属污染控制方面的法规，我国原来的标准要求过于严格，基本上对各种重金属浓度的控制标准值都引用发达国家的最低值。因此，该标准是世界上同类标准中最严格的。但另一方面，原标准对污泥施用地中最多能容纳多少重金属却没有明确的规定。考虑到污泥中不同重金属的毒性大小以及中国土壤的环境容量等实际情况，新标准改变了过去根据土壤pH确定重金属浓度限量值的做法，而是根据污泥的重金属浓度分为A级和B级。A级和B级污泥分别适用于食物链和非食物链用途。同时，对单位面积的污泥施用量和使用期限进行了限制。
2、重金属施用量和施用年限控制指标
关于污泥农用的短期环境效应，国内已经做一些有益的研究。近期的大部分结果表明：施用污泥不会对土壤和作物造成危害。污泥复合肥处理的小麦籽粒中重金属的含量均在国家食品卫生标准范围内[2]。李国学等[3]在青菜上的研究表明，污泥施用量不高于5%时，青菜地上部Cu、Zn 浓度不会超过国家允许标准(10mg/kg和20mg/kg)。丁文等[4]大田试验结果表明，施7500 kg/hm2污泥有机肥，马铃薯中的重金属含量未超过国家食品卫生标准允许范围。丁文等[5]通过大田试验发现，施用污泥堆肥可显著提高蜜柚产量、改善蜜柚品质，并且果肉中重金属含量均低于《食品中污染物限量》(水果) 标准；在保证污泥质量指标安全的前提下，长期施用城市污泥堆肥是安全可靠的，不会对土壤环境产生污染。
国外的部分长期试验表明，长期施入重金属含量较低的污泥并不会造成土壤重金属污染[6～7]。但是，由于以前国外的污泥中重金属含量较高，并且长期、大量施用，因此在有的长期试验中也确实发现土壤重金属污染污染问题，但是农产品超标问题并不严重。我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美发达国家，而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势。因此，以前国外的研究结论并不适用于中国。
从确保环境安全的角度考虑，在对未来的环境风险不明的情况下，需要审慎的规定污泥的施用量和施用年限，以确保农田土壤不会造成污染。待研究成果有更多的积累之后，再确定（放宽）污泥农用泥质标准中的施用量和施用年限。
3、有机污染物指标
国内城市污泥中均检测到多种PAHs化合物。在2000年前相当部分(>60%)城市污泥的总多环芳烃含量超过6.0 mg/kg[8]，但近几年北京和长江三角洲等区域的城市污泥中总多环芳烃含量绝大部分(95%以上)低于6.0mg/kg[9]。《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》建议采用的标准如表1。
|
| |
表1农用泥质中有机污染物的控制指标
Table 1 Requirements of the organic pollutants in sludge applied to for agricultural use
|
序号 |
控制项目 |
最高允许含量（mg/kg 干污泥） |
A级 |
B级 |
1 |
矿物油 |
500 |
3000 |
2 |
苯并(a)芘 |
2 |
3 |
3 |
多环芳烃(PAHs) * |
5 |
6 |
|
总多环芳烃（包括苊、菲、 芴、荧蒽、芘、苯并[b+j+k]荧蒽、苯并[a]芘、苯并[ghi]苝、茚并[1,2,3-c,d]芘）(参考欧盟建议标准)。
4、病源微生物指标
污泥中的病原菌主要有四类：病毒、细菌、真菌、原生动物、蠕虫。有的病原菌通过直接暴露和间接暴露途径进入人体。因此，污泥进行农业利用，必须重视污泥中的病源微生物。
美国环保署的“503法案”[10]根据污泥中的病原菌浓度，将污泥分为两级：Class A和Class B。Class A污泥的病原菌标准是满足下述两个指标之一：粪大肠菌浓度<103MPN/gTS(干重)或沙门氏菌浓度<3MPN/4gTS(干重)。ClassB污泥的病原菌标准是满足下述一个指标：粪大肠菌浓度<2×106MPN/gTS(干重)或<2×106CFU/gTS(干重)。
在欧盟，污泥农用指令（86/278/EEC）没有规定农用污泥中病原菌的浓度。但是，为了减少病原菌带来的健康风险，欧盟一些国家（法国、意大利、卢森堡、波兰和奥地利的两个地区）规定了农用污泥中的病原菌浓度（如表2所示）。规定中最常见的病原菌指标是沙门氏菌和肠道病毒。
|
| |
表2 欧盟国家污泥中病原菌浓度的标准*
Table 2 European Union’s pathogen requirements in sewage sludge |
国家 |
沙门氏菌(Salmonella) |
其它病原菌 |
法国 |
8 MPN/10g DM |
肠道病毒(Enterovirus)：3 MPCN／10g DM
蠕虫卵(Helminths eggs)： 3/10g DM |
意大利 |
1,000 MPN/g DM |
|
卢森堡 |
|
肠细菌(Enterobacteria)：100/g；没有传染性的蠕虫卵 |
波兰 |
如果污泥中含有沙门氏菌，不能进行农用。 |
寄生虫：10/kg DM |
|
*DM=dry matter; MPN=most probable number; MPCN=most probable cytophatic number
原来的《农用污泥中污染物控制标准》没有规定病原菌指标，但我国于1987年颁布的“粪便无害化卫生标准（GB7959-87）”明确要求达到下述病原菌指标：（1）蛔虫卵死亡率：95－100%；（2）粪大肠菌值：0.1－0.01。根据国内外有关污泥病原菌的标准，结合国内污泥农用的现状，污泥农用泥质标准拟采用如下两项指标：（1）粪大肠菌值 > 0.01；（2）蠕虫卵死亡率>95%。
5、结论
新制定的《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》标准对重金属、有机污染物、病原菌和腐熟度施用作物、施用周期、最大施用量等指标进行了规定。针对食物链和非食物链的作物制订不同重金属浓度的控制指标；对毒性强、危害大的重金属元素从严控制，对土壤污染风险小的元素适当放宽限制。
参考文献
[1] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科学学报, 2003, 23(5): 561-569
[2] 陈同斌, 李艳霞, 金燕, 等. 城市污泥复合肥的肥效及其对小麦重金属吸收的影响[J].生态学报, 2002, 22(5): 643-648
[3] 李国学, 黄焕忠, 黄铭洪. 施用污泥堆肥对土壤和青菜(Brassica chinensis)重金属积累特性的影响[J]. 中国农业大学学报, 1998, 3 (1) : 113-118.
[4] 丁文，王海勤. 城市污泥有机肥对马铃薯产量和品质及重金属吸收的影响[J]. 中国农学通报，2005, 21(12):254-256
[5] 丁文. 溪蜜柚施用漳州城市污泥堆肥的研究[J]. 安全与环境学报, 2006, 6 (5 ):56-59
[6] Pinamonti F, Stringari G, Gasperi F, et al. The use of compost: its effects on heavy metal levels in soil and plants[J]. Resources, Conservation and Recycling, 1997, 21(2): 129-143
[7] Johansson M, Stenberg B, Torstensson L. Microbiological and chemical changes in two arable soils after long-term sludge amendments[J]. Biology and Fertility of Soils, 1999, 30(1-2): 160-167
[8] Cai QY, Mo CH, Wu QT, et al. Occurrence of organic contaminants in sewage sludges from eleven wastewater treatment plants, China[J]. Chemosphere, 2007, 68(9): 1751-1762
[9] Dai J, Xu M, Chen J, , et al. PCDD/F, PAH and heavy metals in the sewage sludge from six wastewater treatment plants in Beijing, China[J]. Chemosphere, 2007, 66(2): 353-361
[10] United States Environmental Protection Agency (US EPA). Land Application of Sewage Sludge (EPA/831-B-93-002b) [S]. 1994 |
|
