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1、重金属污水处理厂风险评估分析【格林大讲堂】目前，有关污泥中重金属的研究主要集中在 污染水平、 赋存形 态及生态风险方面.并评价了其生态风险;涂剑成等分析了 东北地区污水处理厂污泥重金属浓度及形态，并 评价了潜在生态风险;刘晓光等研究了某城市 污水处理厂的剩余污泥在 厌氧消化过程重 金属形态转化，并分析了生物有效性;姚金铃等探讨了我国 16 家城市 污水处理厂的重金属污染状况并与不同重金属标准进行了比较; 孙西宁等研究了污泥在好氧堆 肥过程中重金属形态的变化，发现堆肥有利于重金属形态的稳定.因此，污泥农用有望成为一种具有重要前景的 处置方法.然而，一旦进入环境后，因不能被生物降解而长期存在于环境
2、中且不断积累，致使重金属在土地农用过程中可能产生生态危害风险，从而限制其大规模土地利用 .因此， 对污泥中重金属 污染特征进行研究，并评价潜在风险及健康风险应该引起高度重视.对我国不断加强的环保政策法规和飞速的工业发展，越来越多的工业型企业都尝试将企业排污的相关事宜交由第三方环保公司来运营管理，也有越来越多的环保企业加入到新型服务产业里面来。本着从客观的角度出发的原则， 选择适合自己的优秀环保企业也成为了工业企业健康发展的关键一步武汉格林环保设施运营有限责任公司。污泥中可能同时含有大量病原菌、有机 污染物和重金属等 污染物质，在 农用过程中重金属会释放并进入土壤生态环境，重金属作 为一种持久性
3、潜在有毒 污染物， 污泥是污水处理过程中的必然产物，主要由多种菌胶 团与其吸附的有机和无机物集合体所 组成.随着我国污水处理能力及处理率的快速增长， 产生了大量剩余污泥， 污泥 处置将成为我国一个更加突出的实际环境问题.由于污泥中含有大量的有机质和养分元素，然而，关于污泥重金属健康风险的研究较少，健康风险评价主要集中在气体 颗粒物及水体等方面 . 因此，本研究在分析重金属形态及潜在风险评价的基础上， 进一步分析 污泥中重金属的健康 风险，以更好地 评价污泥重金属污染情况，为污泥农用等 资源化利用提供参考.称取样品 0.2 g，置于聚四氟乙 烯消解罐中，滴加 23 滴去离子水润湿，加 6 mL
4、硝酸、6 mL 氢氟酸及 2 mL 盐酸，设 定微波消解程序消解，消解后在 电热板上加热赶酸，冷却加 1%硝酸定容至 50 mL，于 4 下保存待 测. 2.2.2 重金属形态分析方法 常用的形态分析方法包括 Tessier 逐级提取法和 BCR 逐级提取法， Tessier 提取法分级更详细，但 BCR 提取法重现性相对较好.重金属元素化学形 态分析采用欧共体修正的 BCR 顺序提取法：酸可提取态：称取 0.50 g 土壤到 50 mL 离心管中，加入 20 mL 0.11 mol L-1 醋酸(HOAc) ，室温振 荡 16 h，在 3000 r min-1 的转速下离心 20 min，取
5、上清液待 测，残渣留存;可还原态：向上一步的残渣中加 0.5 mol L-1 的 NH2OH HCL 溶液(盐酸羟胺)20 mL，室温振荡 16 h，在 3000 r min-1 的转速下离心 20 min，取上清液待测，残渣留存 ;可氧化 态：向上一步的残渣中加 30%的H2O2 5 mL，室温反应 1 h，偶尔振荡，(852)下水浴硝化 1 h，蒸发至体积少于 2 mL，补加5 mL H2O2，重复上述操作，体积减少到大约 1 mL;冷却后加 1.0 mol L-1 NH4OAc 溶液 25 mL，室温下振荡 16 h，在 3000 r min-1 转速下离心 20 min，取上清液待 测
6、，残渣留存;残渣态：方法同全量检测方法.本研究所取污泥中重金属含量最高的元素是 Zn，其含量为 930.08 mg kg-1(以干重计)，重金属含量从高到低分别为 Zn CuCrPbAsNiCd，污泥中重金属含量主要影响因素包括污水来源、污水组成、污水处理工艺和水平及污泥处理技 术等，其中， 污水来源是重要的影响因素.本次所研究的污泥中 含有一定量的重金属，因此，在污泥资源化前应充分分析污泥中重金属的特性，有针对性地采取有效的削减措施，以提高污泥的利用价值同时避免其产生环境负效应。.通过 BCR 连续 提取法分析了 污泥中重金属的形态，污泥中不同重金属赋存形态差异较大，该污泥中残渣态比例最高的
7、是 Cr，占到 79.32%;其中，残渣态比例最低的是 Cd，污泥中镉的残渣态含 量已经低于检测 限.污泥中 Cr、Pb 元素含量相对较高，但二者的存在状态主要以残渣态为主.值得注意的是，重金属的活性更大程度取决于其 赋存状态，不同形 态的重金属生物毒性不同并能够产生不同的环境效应，重金属的 赋 存形态主要受到 pH、有机质及酶活性的影响.样品中 Zn、Cu 的含量较高，且其活化状态所占比例大，因此，应重视 Zn、Cu 元素可能造成的环境危害.污泥中重金属的环境风险系数(Eri)及综合危害指数(RI)，各重金属中环境风险系数最高的是 Cd，其 环境 风险指数为 115.50，属于极高生态风险;
8、 其次是 Cu，其 环境风险指数为46.97，属于高生态风 险;As 和 Pb 的环境风险指数均在 2040 之间，属于较高生态风险;Zn的环境风险指数为 11.63，属于中生 态风险; 环境风险指数小于 10 的重金属元素是 Cr 和 Ni，二者属于低生态污染水平;综 合风险指数为 237.60，属极高生态风险.需要指出的是，本次研究为了充分保证安全性，是基于 污泥独立农用 进行分析的，在实际使用过程中，污泥一般作为土壤改良剂施用，因此，其可能造成的生态风险小于分析值.基于健康风险评价模型及相关参数指标，利用 污泥中重金属 检测结果对污泥的重金属健康风险进行评价，儿童健康 风险评价结果与成人
9、健康风险评 价结果分别如表 9 和表 10 所示.对于目标暴露人群为儿童，以手 -口摄食为暴露途径时， 单一物质非致癌危害指数最高的元素是 Cu，危害指数为 1.2110-1;以皮肤接触为暴 露途径时，单一物质非致癌危害指数最高的元素同样是 Cu，其危害指数为 1.5110-3，各重金属对非致癌风险贡献率从高到低的顺序是 Cu Cr Zn Pb Ni.污泥重金属非致癌综合危害指数 为 2.0210-1，致癌 综合危害指数为 1.4410-4，其中，以手-口摄食为暴露途径时，其非致癌与致癌风险 分别是 2.0010-1 和1.4210-4，以皮肤接触为暴露途径 时对于儿童来说并不存在非致癌风险;
10、污泥重金属致癌综合危害指数为 1.4410-4，超出USEPA 提供的可接受区间(110-4 110-6)，存在一定的致癌风险.但需要指出的是，为了揭示最大的致癌风险值，该研究是假 设长期生活在布满污泥的 环境中，因此，实际生活中，可能并不存在致癌风险.其非致癌与致癌风险分别是 2.6210-3 和 1.7810-6，手-口摄食 暴露途径为主要的暴露途径.本次污泥金属健康风险评价研究中，非致癌综合危害指数为1.0910-1，并未达到非致癌风险 警戒值“1”，其危害指数为 2.0710-3，各重金属 对非致癌风险贡献率从高到低的顺序是CuCrZnPbNi.污泥重金属非致癌综合危 害指数为 7.2
11、110-2，致癌综合危害指数为5.1310-5，其中，以手-口摄食为暴露途径时，当目 标暴露人群为成人时，由于皮肤接触面积、摄食量及危害指数等评价指标不同，其非致癌与致癌 风险评 价结果也不同.对于成人而言，手-口摄 食为暴露途径下，单物质非致癌危害指数最高的元素是 Cu，危害指数 为 4.1410-2;以皮肤接触为暴露途径时，单 物质非致癌危害指数最高的元素同 样是 Cu。其非致癌与致癌风险分别是 6.8610-2 和 4.8910-5，以皮肤接触为暴露途径时，其非致癌与致癌风险分别是 3.6010-3 和 2.4510-6，手 -口摄食 暴露途径为主要的暴露途径.本次污泥金属健康风险评价研
12、究中，非致癌 综合危害指数为 7.2110-2，并未达到非致癌 风险警戒值“1” ，对于成人来说并 不存在非致癌风险; 污泥重金属致癌综合危害指数为 5.1310-5，在 USEPA 提供的可接受区间 110-410-6 范围之内，不存在致癌风险. 通过与儿童健康风险评价结果比较可以发现，污 泥对儿童来说具有更高的致癌与非致癌 风险.该污水处理厂污泥样品有重金属存在，其中，含量最高的元素是 Zn;各重金属元素中，可提取态比例最高的元素是 Ni，氧化 态比例最高的元素是 Cd，还原态比例最高的元素是Cu，残渣 态比例最高的元素是 Pb.通过对污泥进行重金属污染评价发现，污泥重金属综合污 染指数为
13、 4.84，属于重 污染;对于各重金属单风险指数来说， Cd 的风险指数最高，达 到 6.42，属于重污染.对污泥进行重金属潜在环境风险评价发现， 污泥重金属综合风险指数为 237.60，属于极高生 态风险;各重金属中环境风险系数最高 的是 Cd，达到 115.50，属于极高生态风险.污泥样品中重金属对儿童和成人产生的非致癌综合危害指数分别为 2.0210-1 和 7.2110-2，均低于非致癌风险警戒值“1”; 致 癌 综合危害指数分 别是 1.4410-4 和 5.1310-5，其中，成人致癌 风险在 USEPA提供的可接受区间 110-4110-6 范围内，儿童 致癌风险 指数超出可接受区间; 手- 口摄食是儿童和成人主要的暴露途径，重金属元素 Cu 是非致癌风险 最主要的影响因子，而 As 是最主要的致癌风险影响因子.
