（环境科学专业论文）生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响.pdf

重金属含量增加的幅度有所不同，大小顺序为c u c r n i c d z n p b ； 施用生活污泥提高了苏丹草的株高、产量，过量施用延长了苏丹草的出苗时 间、降低了出苗率；提高了苏丹草中的全氮、全磷及叶绿素含量，对全钾的含量 无显著影响；苏丹草中z n 、c d 含量随着污泥施用量增加呈增长的趋势，但对p b 、 n i 、c u 含量影响不大；在本试验条件下，所施用污泥中的重金属向体内转移的比 例范围在o 1 3 1 3 4 4 之间，就该种土壤而言，要更为注意含铅量较高的污泥的 施用，而铜则是最为安全的： 施用污泥可明显增加苏丹草的生长，考虑到其他因素，一次性每亩施干污泥 一一应控制在8 删业l 1 柚回耐也要注意长期施甩后，土壤中累积的重金属可能对环 境造成潜在危害。 关键词：滩涂盐土；污泥；苏丹草 i i e f f e c t so fs e w a g es l u d g ea p p l i c a t i onont h ep r o p er t i e so f m u d f l a ts a l i n es o i la n dt h eg r o w t ho fs u d a n g r a s s a b s t r a c t w i 【l i 伊蛐d e c r e a s eo fa r a b l e l a n da n dl a c ko ff r e s h w a t e rr 鼯o c 酷，t h ee x p l o i t a t i o na n d u t i l i z a t i o no fm u d f l a ts a l i n es o i la r eg e t t i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n h o w e v e r , t h em u d f l a ts o i li s c h a r a c t e r i z e db yh i g hl e v e lo fs o i ls a l i n i t y , w e a ks o i ld e v e l o p m e n t ，p o o rp h y s i c a la n dc h e m i c a l p r o p e r t i e s ，l o wc o n t e n to fo r g a n i cm a t t e ra n dl o wf e r t i l i t yl e v e l , d u et ot h el o n gi n f h l e n c eo ft h e o c e a nt i d e s t h e r e f o r et h er a p i da m e n d m e n to fm u d f l a ts a l i n es o i lh a sb e c o m ea nu r g e n ti s s u eb e f o r e i t sa g r i c u l t u r a lu s e s e w a g es l u d g ef r o mu r b a ns e w a g ew a t e rt r e a t m e n tp l a n t si sa b u n d a n ti no r g a n i cm a t t e r , n i t r o g e n , p h o s p h o r u sa n do t h e rt r a c ee l e m e n t st h a tp l a n t sn e e d m a n ys t u d i e ss h o w e dt h a ts e w a g es l u d g e c o u l di n c r e a s et h es o i lp o r o s i t y , i m p r o v et h ep r o p o r t i o no fs o i lp o r es i z ea n ds o i la g g r e g a t es t a b i l i t y , w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y , a sw e l la sr e d u c i n gs o i lb u l kd e n s i t y s e w a g es l u d g ec o u l da l s oi n c r e a s et h e c o n t e n to fs o i ln i t r o g e n ，p h o s p h o r u sa n do r g a n i cm a t t e ra n d a c c e l e r a t es o i lm a t u r a t i o n , s oi t i sa p r o m i s i n gm a t e r i a lf o rt h er a p i da m e n d m e n ts a l i n es o i lh o w e v e r , i t sa p p l i c a t i o ni ns a l i n es o f t a m e n d m e n ti sr e s t r a i n e db yt h ec o n g g r no fp o s s 如l ee x i s t e n c eo fs o m eh e a v ym e t a l si n s e w a g e s l u d g ea n dl a c ko fs a f e t ys t u d y s u d a n g r a s s ( g r a m i n c o u ss o r g h u m ) i sa l la n n u a lp a s t u r ew i t hh i g hy 砌a n dg o o dq u a y , i th a s w i d ea d a p t a b i l i t y , s t r o n gr e g e n e r a t i o na b i l 咄h i g hr e s i s t a n c eo fh i g ht e m p e r a t u r e s , d r o u g h t , s a l ta n d d i s e a s e t h eg r a s si sw i d e l yp l a n t e da sh i g h 一删i t ya n ds a l tr e s i s t a n tp a s t u r ei nm o d e r a t es a l i n es o i l e s p e c i a l l yi nc h i n a , a n dh a sp r o d u c e dg o o de c o n o m i c ，s o c i a la n de c o l o g i c a lb e n e f i t s w i t hs u d a n g r a s sa sm a t e r i a l , ap o te x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t so fs e w a g e s l u d g ea p p l i c a t i o ni l l m u d f l a ts a l i n es o i lo ns o i lp r o p e r t i e s ，p l a n tg r o w t ha n da c c u m u l a t i o no fh e a v y m e t a l si np l a n tb o d y , a n dt op r o v i d ee x p e r i m e n t a le v i d e n c ef o re n v i r o n m e n t a ls a f e t ya s s e s s m e n ti n t h er a p i di m p r o v e m e n to fm u d f l a ts a l i n es o i l t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： a p p l i c a t i o no fs e w a g es l u d g ei n c r e a s e dt h em a x h u mw a t e rh o l d i n gc a p a c i t y , b u l kd e n s i t y , p o r o s i t y , e cv a l u e sa n dt h et o t a ls a l tc o n t e n t ，d e c r e a s e dt h es o i lp h ；i n c r e a s e dt h eb r g a n i cm a t t e r , t o t a ln i t r o g e n , t o t a lp h o s p h o r u s ，a v a i l a b l en i t r o g e n , a v a i l a b l ep h o s p h o r u s ，w a t e r - s o l u b l ep o t a s s i u m c o n t e n t ，d e c r e a s e dt h es o i lt o t a lp o t a s s i u mc o n t e n t ，a n dh a dn oe f f e c to i lt h ew a t e r - s o l u b l es o d i u m c o n t e n t ；i n c r e a s e dt h es o f tm v e r t a s e ，u r e a s e , p h o s p h a t a s ea c t i v i t y ；i n c r e a s e dt h es o i lh e a v ym e t a l s c o n t e n t ，b u tt h er a t eo fd i f f e r e n te f f e c t i v eh e a v ym e t a l sw a sd i f f e r e n t ，t h eo r d e rw a s ：c u c r n c a z n p b a p p l i c a t i o no fs e w a g es l u d g ee l e v a t e dt h ep l a n th e i g h ta n dy i e l do fs u d a n g r a s s ，w h i l ee x c e s s i v e r i i a p p l i c a t i o ne x t e n d e dt h ee m e r g e n c et i m ea n dr e d u c e dt h ee m e r g e n c er a t eo fs u d a n g r a s s ；s e w a g e s l u d g ea l s oi m p r o v e dt h ec o n t e n t so ft o t a ln i t r o g e n , t o t a lp h o s p h o r u $ a n dc h l o r o p h y l lc o n t e n ti n s u d a n g r a s sp l a n t s h o w e v e r , s e w a g es l u d g eh a dn os i g n i f i c a n te f f e c t0 1 1t h et o t a lp o t a s s i u mc o n t e n t o fp l a n t s ；t h ec o n t e n t so f z na n dc di nt h es u d a n g r a s st e n d e dt oi n c r e a s ew i t ht h es e w a g es l u d g e a p p l i c a t i o nr a t e ，w h i l ep b ，n i , c uc o n t e n t sr e m a i n e dv e r yl o wa n dc h a n g e dl i t t l e i nt h i se x p e r i m e n t ， a p p r o x i m a t e l y0 1 3 1 3 4 4 o fh e a v y m e t a l si n s e w a g es l u d g ea p p l i e d t os a l i n es o i lw a s t r a n s f e r r e di n t ot h ep l a n tb o d yo fs u d a n g r a s s t h ec o n t e n to fp bi nt h es e w a g es l u d g ea p p l i e di nt h i s s o i ls h o u l db em o r ec o n c e r n e dt h a nt h a to fc ui nt h es e w a g es l u d g e a p p l i c a t i o no fs e w a g es l u d g ec o u l do b v i o u s l yi n c r e a s et h eg r o w t ho fs u d a n g r a s s t a k i n go t h e r f a c t o r si n t oa c c o u n t ，o n e - t i m ea p p l i c a t i o no fd r ys l u d g ep e r6 6 7 m 2s h o u l db el e s st h a n8t o n s ，b u t m o r ea t t e n t i o nt ol o n g - t e m ia p p l i c a t i o nn e e dt ob ep a i d , b e c a u s et h ea c c u m u l a t i o no fh e a v ym e t a l si n s o i lm a yc a u s e p o t e n t i a le n d a n g e r m e n tt ot h ee n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：m u d f l a ts a l i n es o i l ；s e w a g es l u d g e ；s u d a n g r a s s i v 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 1 引言 1 1 沿海滩涂资源及开发利用 1 1 1 滩涂土地资源状况和自然概貌 1 1 1 1 国内外滩涂土地资源状况和自然概貌 沿海滩涂是在海岸线变迁漫长自然过程中经海相和陆相交替沉积形成的水陆 交汇区域，作为海岸带的重要组成部分，是介于陆地和海洋生态系统问不断演变 的自然综合体【1 2 ，但其概念的界定，目前在国内外的学术界尚未达成共识，其分 歧主要表现在学术研究领域和开发利用领域所指范围上的不同 3 1 。在中国自然资 源丛书渔业卷中，滩涂是特指理论基准面至大潮高潮线之间的区域；相建海等 则认为，滩涂是指潮间带以及与潮间带相连的其他海滩，包括湿地、盐碱地、河 口三角洲、泻湖等，但一般不包括基岩岸；而朱大奎、陈永文等更多地从资源数 量统计的角度出发，明确界定了沿海滩涂的下限深度【4 5 1 。沿海滩涂这个名称原为 我国沿海渔民对淤泥质潮间带的俗称，实际上，沿海滩涂作为一个地域概念，从 不同角度出发，其定义总的来说有广义和狭义之分。狭义的界定，即从学术研究 领域来看，沿海滩涂本意是指海岸带受大潮高潮线与大潮低潮线之间海水周期性 淹没的区域，即潮间带9 广义的界定，则从开发利用领域来看，沿海滩涂不仅指 全部潮间带，还包括生长着一些低等植物的潮上带、潮下带等可供开发利用的部 分阐。 全世界的海岸线长约4 4 万千米，沿海滩涂呈环行连续分布于大陆边缘，各国 ( 地区) 沿海岸线都有滩涂分布，但主要分布类型有所不同。在国外，荷兰、法 国等大西洋沿岸，英国沃什湾，北美芬迪湾、加利福尼亚湾，南美亚马逊河口、 2 扬州大学硕士学位论文 圭亚那沿岸等地主要分布类型为潮滩：生物滩仅分布于热带、亚热带部分岸斟7 】。 我国海域面积广阔，自北向南有渤海、黄海、东海、台湾以东及南海海域， 海岸线漫长曲折，岛屿星罗棋布，滩涂资源十分丰富。据全国海岸带和海涂资源 综合调查资料，我国拥有1 8 万千米大陆海岸线，北起辽宁鸭绿江口、南至广西北 仑河口，包括辽、冀、津、鲁、苏、沪、浙、闽、粤、桂、琼等1 1 个滨海省( 市、 自治区) ，滩涂资源总面积达2 1 7 0 9 万h 矗【3 1 。我国的海岸带大都为淤涨型的，这 是由于入海江河携带泥沙淤积河流把大量泥沙输移入海的结剁8 1 0 】。据不完全统计， 全国大中河流每年携带入海泥沙量约1 7 1 5 亿t ，我国沿海的千余条江河水系入海 的年输沙量达至垃主亿必河最多选啦亿垃长江5 王亿姐噬亿! ：面旦 大部分沉积在河口地区及两侧海岸，是我国海岸带造陆扩大土地资源的主要物质 来源，使岸线平均每年向海推进几十米到几百米，形成了举世瞩目的造陆速度， 每年淤长海涂约2 6 万3 3 万l u 苷。根据统计推算，由北到南的鸭绿江大洋河 岸线每年向海推进约5 0 m ，辽东湾的双台子河大凌河一带的零米等深线每年 向海推进l o o m ，黄河三角洲岸线平均每年外推2 5 0 0 m ，平均每年造陆2 3 6 0 5 2 0 0 h m 2 ， 长江口附近的滩涂淤涨以崇明岛东滩最快，每年可达1 0 0 2 0 0 m ，平均每年造陆 1 5 0 0 3 0 0 0 h m 2 ，江e l 根据近百年来岸线外移推算，伶仃洋西侧和磨刀门大海 环一带平均每年4 0 5 0 m ，最快的达1 6 0 m ，平均每年造陆7 0 0 8 0 0 h n t 6 1 。我国的黄 淮海平原、长江下游平原、珠江三角洲平原、辽河下游平原等有1 4 1 5 万k m 2 生地 面积属于古海湾沉积形成的滩涂区域，约占全国耕地面积的1 5 。目前的造陆速 度也相当惊人，黄河三角洲平均每年造陆2 3 6 0 5 2 0 0 h n f ，长江口每年1 5 0 0 3 0 0 0 h m 2 ， 珠江三角洲7 0 0 8 0 0 h a ，沿海的天津、上海、广州等许多城市和广大农村都是在 这片古滩涂的基础上建设发展起来的【6 ，1 1 i 。 沿海岸线海陆相互作用的过渡地带依潮汐规律可分为潮上带、潮间带和潮下 带，我国滩涂土地资源由潮上、潮间和潮下三个地貌单元构成，跨越热带、亚热 带和暖温带三个海洋气候区，形成三个非常明显的不同质地、分布形态和利用方 式的地带【8 ，翻。潮上带以陆地表层的各种岩石和土壤为基底，组成了滨海平原、丘 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 3 陵、低山等土地资源，在我国沿海地区开发滩涂及海洋资源中占有重要地位。潮 间带主要由江河搬运陆上泥沙物质入海，在沿岸沉积成不同质地滩涂，是涨潮淹 没、退潮出露、海洋生物资源分布丰富的地带。潮下带指大潮低潮位即理论基准 面( 零米线) 至水深1 5 m 线之间的海域，形成浅海资源地带，是海洋生物索饵、 洞游、栖息、繁殖的重要场所，沿岸1 1 个省( 市、自治区) 沿岸的浅海区域总面 积为1 2 4 万k n ? 。三者由固体陆海交叉体一水体的土地资源基本形态构成 海岸带，比例结构大体为4 ：1 ：5 t 8 ，1 3 1 。 滩涂分类是研究沿海滩涂的基础与进行滩涂资源综合开发的前提，不同的滩 涂类型适合不同的滩涂开发模式，而从不同的角度出发又可对沿海滩涂进行不同 的类型划分【1 4 】。根据沿海滩涂自然生态景观的差异，我国沿海滩涂主要分为四种 类型，分别为基岩型滩涂、淤泥型滩涂、砂砾型滩涂和生物型滩涂。基岩型滩涂， 分布在辽东、山东、闽东、南海北部，主要发展港口、滨海旅游、海洋渔业，海 洋经济较为发达；淤泥质型滩涂，分布在辽河三角洲、苏东、长江口及浙江沿海， 主要发展沿海农业、盐业、矿产业、港口；砂砾型滩涂，分布在渤海，主要发展 旅游业、港口、石油开采；生物型滩涂，包括红树林滩和珊瑚礁滩等类型，红树 林海岸主要分布在广东、广西、海南等地，珊瑚礁海岸主要分布在南海诸岛、广 东、广西、海南等地区【3 ，1 5 1 。 1 1 1 2 江苏省滩涂土地资源状况和自然概貌 江苏海域地处江淮下游，黄海之滨，介于东经1 1 6 0 18 - 1 2 1 0 5 7 ，北纬 3 0 0 4 5 3 5 0 2 0 ，大陆海岸线北起苏鲁交界的绣针河口，南至长江北口与上海市隔江 相望，全长9 5 4k m ，其中1 9 座岛屿岸线3 0 0k m 1 6 1 7 1 。江苏省海岸有三种类型， 即砂质海岸、基岩海岸和淤泥质海岸。江苏唯一的砂质海岸分布于海州湾兴庄河 口以北至锈针河口，海岸长3 0k m ；基岩海岸分布于连云港东西连岛、连云港西墅 至烧香河口段，海岸长4 0k m ；其余9 3 为粉砂淤泥质海岸，是江苏主要的海岸 类型，海岸长8 8 4 k m 。自然条件属北亚热带和暖温带的过渡类型，受海洋性和大 4扬州大学硕士学位论文 陆性气候双重影响，年平均气温1 3 1 5 c ，年日照总量2 4 0 0 2 6 5 0 小时，年平均降 水量9 0 0 11 0 0 1 2 6 1 。 江苏沿海滩涂总面积约7 6 2 0 簖，占全国滩涂总面积的2 5 ，居全国沿海省 市第一位【1 6 ，1 7 1 ，主要分布于连云港、盐城和南通三市所辖的1 4 个县( 市、区) ， 面积分别约为7 3 1 0 4 盔、3 2 9 1 0 4 耐和1 2 3 1 0 4 h r y t ，江苏沿海滩涂主要 由潮上带、潮间带和辐射沙洲三部分组成，面积分别为2 7 3 万h n t 、2 9 5 万h 矗 和1 9 3 万h 矗，其中未围垦滩涂4 4 5 万肼，每年仍以1 3 0 0h n 以上的速度不断 淤涨，其中包括我国最大的海岸沙体湿地黄海辐射沙洲，是江苏省开发潜力 一巨大的二块土地后备盗源婴 1 1 2 滩涂开发利用与保护的研究进展 1 1 2 1 国内外滩涂开发利用与保护的研究进展 目前，西方各国比较重视滩涂高效可持续利用，滩涂利用方式主要分为四种。 一、个体经营大规模机械化农场，发展大农业，如荷兰围垦滩涂，发展园艺业和 畜牧业，取得了极大成功；二、盐田海水制盐，很多国家开始走上可持续利用的 道路；三、建立滩涂自然保护区，发展滩涂旅游业，在保护湿地的同时也为当地 居民提供环境优美的休憩地，并形成一大旅游景观；有报道，英国部分地区还实 行了废坝、退田还海，以恢复天然滩涂和自然生态环境；四、在土地资源匮乏的 国家，滩涂开发的用途多用来做港口、城镇社区建设等，如荷兰等国家的围海造 地【1 8 - 2 a 。 在经济欠发达亚非拉大部分地区则利用滩涂大力发展大农业，但规模化、机 械化程度均较低，在气候条件适宜的地区建立日晒制盐场和海滨旅游地，以及建 设港口城镇。大部分地区不注重或无能力建设自然保护区，保护滩涂生态环境， 反而在经济利益驱动下对滩涂无序开发，恣意破坏，如东非沿岸的海沙、石灰石 和珊瑚等的采掘业就很发达。近年，在这一地区人们逐渐重视自然保护。此外， 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 5 亚非拉经济发达的沿海国家( 地区) ，则大量围海造地，建设沿海工业园区，如新 加坡、日本、中国香港等地脚。o 】。 我国沿海滩涂的开发历史悠久，利用类型多，潜力大，在沿海地区经济发展 战略中占有重要位置，成为我国滨海综合工业基地、海洋开发的重要基地、对外 贸易的重要基地以及向内地输送技术、人才和信息的重要基地等，并带动海岸带 传统产业，如农、林、牧、渔、盐业、港口、海运、造船及滨海城镇体系等的发 展【l l 1 4 ，3 。 长期以来，在自然、经济和社会条件的影响下，潮上带是沿海岸人们生产生 活的主要空间场所，是海岸土地资源开发最旱、利用程度最高、利用类型最多、 区域特点最明显的地带，是我国现代经济文化发展的前沿地带，应继续改善农业 生产条件，积极围垦滩涂，同时注意保护好后备土地资源 8 1 。潮间带包括海滩涂、 滩涂沼泽和沿海河滩地，目前海滩涂资源主要用于人工养殖、护管养贝藻类和港 养鱼类，是潮问带面积最大、海洋贝类生物资源分布最多的类型，占潮间带总面 积的8 0 6 ，具有发展海水养殖、为海岸带扩大陆地面积的巨大潜力。滩涂沼泽主 要集中在黄、渤海沿岸，位于大潮高潮线附近及潮上带常年积水的低洼处，分布 有沼泽草地、芦苇地、红树林地等【1 4 1 。潮下带分布丰富资源，如海洋生物、海水，： 动力、海水化学元素和海底矿产资源等，是我国海洋资源开发利用最早的海区。 海洋渔业、海水晒盐、海上运输是我国传统的三大产业部门，波( 涌) 浪能、海 水化学元素、石油天然气钻探开采和海底煤炭矿产资源开发利用潜力巨大 1 2 , 3 2 】。 我国沿海滩涂开发按自然条件、资源条件、行政区划和经济发展水平分为辽 东半岛海洋经济区、辽河三角洲海洋经济区、渤海西部海洋经济区、渤海西南部 海洋经济区、山东半岛洋经济区、苏东海洋经济区、长江口及浙江沿岸海洋经济 区、闽东南海洋经济区、南海北部海洋经济区、北部湾海洋经济区、海南岛海洋 经济区1 1 个综合经济区【1 5 j 。随着人口增长与经济高速发展，沿海地区的耕地资源 量锐减，环境恶化、资源短缺与人民生活需求日益提高的矛盾不断尖锐。因此， 沿海滩涂开发利用刻不容缓 3 3 】。 6扬州大学硕士学位论文 随着世界经济尤其是海洋经济的发展，人类对滩涂资源的需求与滩涂可持续 发展之间的矛盾愈加紧张，因此沿海滩涂开发利用要以科学发展观为指导，实现 因地制宜、科学合理地开发利用和保护滩涂资源，这对于保护和改善海洋生态环 境，缓解用地需求紧张，促进经济的可持续发展，都具有十分重要的战略意义【6 3 4 1 。 1 1 2 2 江苏省滩涂开发利用与保护的研究进展 江苏沿海滩涂滩涂气候、滩涂资源类型、滩涂环境以及沿岸社会经济都有显 著的差异，因此造成滩涂资源利用的多样性和地域分布的差异性，江苏北部沿海 滩涂地区，滩涂面积小，滩涂狭窄，日照时间长，降雨量少，蒸发量大，滩涂土 壤长期受到海水冲渍作用，含盐量较高，不适宜大规模开垦农田，特别适宜发展 盐业和海洋盐化工。江苏南部沿海滩涂地区气候温润、降雨量大、无霜期长、四 季分明，滩涂水下浅滩部分的海水温度和盐度适中，沿海滩涂淡水资源丰富，土 地资源丰富，滩面平坦宽阔，土壤易于脱盐和改良，有利于发展滩涂大农业【1 2 16 1 刀。 辐射沙洲及周边浅海海区生物资源丰富，有海藻8 4 种、贝类8 7 种、鱼类1 5 0 种， 为滩涂养殖和捕捞提供有利条件【”】。江苏沿岸景观多样，良好的自然生态环境构 成丰富多彩的旅游资源，对发展旅游特别是生态旅游及海滨度假、休闲、观光旅 游等具有广阔前景。海州湾的砂质海岸、连云港的基岩海岸，滨海林带、滨海草 场、芦苇湿地和广阔的淤泥质滩涂具备发展滩涂旅游的优良条件【垌。此外，江苏 沿海还具有射阳丹顶鹤自然保护区和大丰麇鹿自然保护区两个国家级自然保护区， 可以和生态旅游结合起来进行适度的开发【2 1 。江苏海岸外辐射沙脊群由7 0 多条潮 流沙脊和脊间的潮流通道组成，水深条件好、离岸近的潮流通道是江苏沿海的稀 缺资源，可作为港口航道资源开发i r 7 】江苏沿海港口资源丰富，除基岩海岸港连 云港以外，还有滨海港、洋口港、大丰港、吕四港、燕尾港、陈家港等渔港。江 苏沿海风能资源丰富，是我国较早利用风能的地区之一，蕴藏量约有2 3 8 x1 0 4k w ， 除了开发沿岸滩涂风能资源以外，亦可在辐射沙洲建设大型海上风电场，此地带 风能资源更为优良。江苏沿海波能总量约为7 0 x1 0 4k w ，具有巨大的开发利用价 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 7 值，潮流较大的地方有长江口北支、东台南部一一小洋口北坎辐射沙洲海域 和小庙洪海域，可开发潮差能【3 7 , 3 8 】。 总之，江苏沿海滩涂广阔且持续增长，蕴含丰富的土地资源、生物资源、咸 淡水资源、旅游资源、港口资源。另外，滩涂区域还蕴藏着风能、潮汐能、波能、 矿产资源等，也均具有较大的开发利用潜力。但此带台风、暴雨、冰雹、龙卷风、 寒潮和大雾等灾害性天气较频繁，须严加防范【3 9 。 人多地少是江苏经济发展的一大瓶颈。多年来，江苏一直是全国人口密度最 高的省份之一，土地面积仅占全国1 0 6 ，2 0 0 6 年末全省总人口数达到7 5 4 9 5 万， 密度7 3 6 人瓜矗，是全国平均水平5 3 6 倍，居全国首位，社会经济的发展得不到 相应的土地支撑【3 9 】。因此，沿海滩涂土地资源的开发利用，对于发展沿海地区经 济、缓解人口增长压力和补偿日益减少的耕地面积尤为迫切和重要。沿海滩涂在 开发利用的同时也产生了大量的环境问题 2 , 4 0 】，因此，必须对江苏沿海滩涂开发利 用现状作科学的思考，同时也应对江苏沿海滩涂开发利用的潜力和发展趋势作科 学的预测，为科学合理地规划、利用和管理海岸带资源提供指导，这对于振兴苏 北经济，建设“海上苏东 ，加快发展江苏，都具有极其重要的战略意义【7 ，1 1 】。 1 1 3 国内滩涂农用现状 沿海滩涂开发大致经历三个阶段，一是农业为主体的开发阶段，主要发展沿 海种植业和海水养殖业，二是以工业为主体的阶段，发展港口和沿海工业，三是 以服务业为主体的阶段，发展服务业、沿海工业和现代农业【3 ，1 5 1 。目前，我国山东、 广东等部分地区滩涂开发处于第二阶段，大部分地区还仍然处于第一阶段，以滩 涂农业为主体经济。全国可供围垦的滩涂资源以河北、山东和浙江3 省最多，江 苏、广东和福建次之，上海、天津和广西较少f 8 】。目前平原岸段的大部分土地资源 已开发利用，只有个别岸段利用程度较低甚至未开发，其中较为突出是黄河三角 洲和苏北沿岸，有大面积盐碱荒滩待开发利用，是我国平原岸段土地资源潜力最 大的两个岸段，且该地滩涂地势平坦、生态环境良好、面积广阔、淡水资源丰富， 8扬州大学硕士学位论文 具有优越的农林开发价值，可以种植水稻、防护林、芦苇等 6 , 4 1 】。 随着社会经济的发展和土地需求量的快速增长，滩涂作为潜在的最具开发价 值的土地资源，将成为我国经济发展新的增长点【”】。滩涂围垦农业成为江苏实现 耕地总量动态平衡的主要途径，而且是江苏滩涂最传统、最主要的利用方式【4 2 】。 从江苏沿海滩涂围垦区的分布来看，沿海的连云港、盐城、南通3 个地级市共1 4 个县( 市) 中，除连云港的灌南县无滩涂垦区外，其余1 3 个县( 市) 均有垦区分 布【4 3 1 。据统计，1 9 4 9 - 2 0 0 4 年，江苏省建人工垦区1 7 2 个，共围垦沿海滩涂2 5 2 4 k m 2 。 江苏省沿海滩涂农业人工开垦面积5 5 8 k n ? ，主要分布于射阳、大丰、东台、如东 地坠堕苏省沿海地区曲传统产业咀粮食和榀花生亡的种植业为主；沿海林业 已形成了海堤防护林带、大中型河堤林带为纽带，成片林和农田林网为基础，四 旁植树为补充的“带、片、网 结合“乔、灌、草”混交的沿海防护林工程体系； 水产养殖业也具有一定的规模，贝类、对虾、海带和紫菜等海产品已为各地的经 济创汇。从总体来看，江苏省滩涂开发已初具规模，初步建成粮棉、畜牧、林果、 海产品等具有滩涂特色的、多产业的商品生产基地【4 l 矧。 1 2 污泥性质及其农用的国内外研究进展 1 2 1 污泥的性质 城市污泥( s w e g a es l u d g e ) 是城市污水处理厂污水生物处理过程中产生的固体 沉积物，是由有机物质残片、细菌菌体、胶体、无机颗粒等组成的极其复杂的非 均质体【4 5 , 4 6 】，其数量约占处理水量的0 3 - 0 5 或为污水处理量的1 0 2 0 眺g ，与 水的亲和力强，含水率很高 4 7 镌1 。按污泥处理的不同阶段可将污泥分为生污泥、 浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥【4 9 】m a c n i c o l 和b e c k e t t 将污泥分为颗 粒态、生物絮凝态、胶体及水溶态4 个组分【4 7 1 ，周立祥等研究发现，污泥大部分 由生物絮凝态组成，占污泥总量的6 9 ；其次为颗粒态组分，占2 3 ；可溶性( 8 ) 和胶体组分( 不到1 ) 所占比例比较小 5 0 1 。 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 9 1 2 1 1 污泥的理化性质 城市污泥中主要成分是有机质，丰富的氮、磷及少量钾等矿质营养元素，并 有作物需要的各种微量元素，但不同地区城市污泥的养分含量相差很大【5 1 ，5 2 1 ，我 国城市污泥的有机质含量为2 6 2 6 9 6g k g ，总氮含量为2 5 5 1 6g k g ，总磷含量为 2 2 - 4 6 1g k g ，总钾含量为3 2 - 1 2 5g k g ，高于一般的农家肥( 牛厩肥干物质中平 均含总氮1 5 1g k g 、总磷3 1g k g ，猪厩肥中平均含总氮1 6 3 眺g 、总磷3 0g k g ) ， 矿化速度也比农家肥快 5 2 , 5 3 】。 与发达国家相比我国城市污水污泥属低有机组分类型的污泥，其碳水化合物 高而脂肪含量低。在一些经济欠发达地区，城市污泥中的有机质、氮、钾的含量 较发达地区要低，并且城市污泥中有机质的含量逐年上升；不同城市的有机质、? 氮等养分含量变化较大，而钾含量变化小，南方城市污泥中的磷含量高于北方【5 1 , 5 4 。 1 2 1 2 污泥的生物学性质 新鲜的城市污泥中含有大量的病原体，甚至多达上千种，主要是寄生虫、细 菌、真菌和病毒4 大类 5 5 - 5 7 】。城市污泥中常见的菌群是肠道细菌和沙门氏菌，其 中大肠杆菌和沙门氏菌等的含量可达1 0 6 1 0 sc f u 9 9 5 s 5 9 ；污泥中每克含有的各种寄 生虫卵的数量为几个到几百个不等f 6 0 】。一般而言，不同处理阶段污泥中的细菌和 病毒的种类及浓度不同，初沉池和二沉池中的寄生虫卵比混合污泥高2 3 个数量级 【5 甜。不同的病原体在城市污泥中的存活时间相差很大，有的仅存活数小时或数天， 而有的可存活达数年之久，它们可通过各种途径传播，人畜与城市污泥直接接触、 食用被污泥污染的食物或饮用水均可能受到感染。污泥不同处理情况下常见指示 微生物种类和数量见表1 1 。 1 0扬州大学硕士学位论文 表1 1 污泥不同处理方式下常见指示微生物的种类和数量 肠球菌 ( e n t e r o c o c c i ) 大肠菌 ( c o l i f o r m s3 7 ) 大肠菌 ( c o l i f o r i l l s4 4 ) 大肠杆菌 3 1 8 2 50 4 5 1 6 2 5 06 1 3 5 6 3 7 52 2 7 7 7 5 2 2 5 0 4 6 4 0 8 3 5 9 3 51 9 8 0 1 6 l 铂佑74 9 8 5 0 4 3 8 7 9 21 3 6 7 5 7 3 8 3 1 7 4 4 6 3 3 5 2 5 8 1 3 5 6 3 7 526 2 3 33 5 7 2 7 58 4 3 53 7 6 6 7 1 2 1 3 污泥中的重金属 污泥中的重金属有c u 、z n 、p b 、c d 、c r 、h g 和舡等，主要以氧化物、氢氧 化物、硅酸盐和不可溶盐等无机沉淀物和有机络合物形态存在，其次为硫化物， 以自由离子形态存在的比例很少【6 1 ，6 2 】；但在厌氧污泥中，有机质和硫化物是重金 属最主要的载体，8 0 以上的c u 、p b 、z n ，6 0 以上的c d 、c r 以有机络合物和硫 化物的形式存在 6 3 】。污泥中重金属约6 6 - 8 4 存在于生物絮凝态组分中，1 4 2 7 存在于颗粒态组分中，o 1 5 - 1 3 4 存在于可溶性组分，0 2 6 4 0 2 存在于胶体 组分中【6 4 i 。 我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达国家，相关研究结果表明， z n 是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素，其次是c u ，再次是c r ，而毒 性较大的元素h g 、c d 、舡含量往往较低，通常在几个到十几个m g k g 范匪l 5 4 , 6 5 。 朱萍等对北京高碑店污水厂、济南第二污水厂、南京江心洲污水厂、厦f - j r 水厂 污泥研究表明污泥中的c u ，p b ，n i 和c r 主要以残渣态和氧化态的形式存在，化 学活性相对比较稳定：z n 主要以交换态和还原态形式存在，具有较强的生物可利 用性和迁移性，污泥的p h 大小对污泥中重金属的形态分布具有重要的影响【6 同。陈 茂林等对北京高碑店污水处理厂、济南水质净化二厂、泰安污水处理厂、南京锁 许光辉生活污泥对滩涂土壤性质及苏丹草生长的影响 l l 金村污水处理厂和厦门污水处理厂污泥研究表明，c u 、c d 、c r 和p b 主要以氧化 态和残渣态形式存在，酸溶交换态含量较低；污水处理厂的污泥性质对z n 、n i 分布的影响较大，各态均有较高分布 6 7 】；不同地方污泥中重金属总量存在着明显 的差异，同一种元素在不同污水处理厂的污泥中含量相差明显，不同的重金属元 素以及同一元素在不同类型的污泥中，其主要存在形式是不同的 5 2 , 6 3 】。 1 2 1 4 污泥中的有机污染物 城市污泥含多种有机污染物质，主要有多环芳烃( p a i l s ) 、有机氯农药( o c p s ) 、 多氯联苯( p c b s ) 、多氯代二苯并二嗯英吠喃( p c d m s ) 、氯苯( c b s ) 、氯酚 ( c p s ) 、邻苯二甲酸酯( p e s ) 和硝基苯( n b s ) 等，其中多氯联苯( p c b s ) 、有 机氯农药( o c p s ) 和多环芳烃( 黝峨) 是常见的有机污染物，这3 类有机污染物 在城市污泥中普遍检测到。有些有机污染物质在环境中稳定、持久、毒性大，部 分可致畸、致癌、致突变，如多氯二苯并二嗯英吠喃( p c d d f s ) 属于全球性污 染物，是目前已知毒性最大的有机化合物，( p c d 腰s ) 有1 3 5 种同系物，( p c d d s ) 有7 5 种同系物，其中2 ，3 ，7 ，卜四氯代二苯并二嗯英( t 4 c d d ) 是己知有机 污染物中毒性最强的化合物之1 6 8 - 7 2 ) 。 对我国9 个城市的1 1 个污水处理厂的污泥研究表明，有4 4 种半挥发性有机 组分，其中最多的是多环芳烃( p a h s ) ，干物质含量在1 4 - 7 9m g k 9 1 之间t 7 3 。 与国外相比，我国城市污泥的多环芳烃( p a h s ) 平均含量总体上偏高，且在部分 城市污泥中仅单个化合物如苯并【a 蒽、葸和荧蒽的含量就大于1 0n a g k 9 1 ，在北 京污泥和珠海污泥中强致癌性的化合物苯并【a 】芘( b 【a 】p ) 的含量超过了3 0m g 培1 【7 4 1 。城市污泥中上述有机污染物的含量、组分和分布与污泥类型、污水来源、 污水处理工艺及化合物本身的理化性质等有关。 1 2 扬州大学硕士学位论文 1 2 2 国内外污泥的处置方式 随着污水处理厂的不断兴建，污水处理程度的提高，城市污泥的产量将大幅 度增加。据统计，2 0 0 5 年世界主要发达国家的干污泥产量达到惊人的数量，美国 为1 2 6 0 万t ，日本为2 1 0 万t ，德国为2 7 9 万t ，英国为1 5 8 万t ，法国为1 1 7 万d 7 5 】。 近几年，我国污水处理技术、污水处理产业发展较快，城市污水年排放量、污水 年处理量及污水处理率逐步提高。据统计，截止2 0 1 0 年，全国城镇累计建成污水 处理厂近2 0 0 0 座，总处理能力超过1 亿矗，按每万吨污水产2 吨干污泥算，我 国2 0 0 9 年产干污泥近6 0 0 万t 5 2 1 。城市污泥的出路问题已成为我国城市污水处理 行业健康发展的“瓶颈”，如对污泥不加以有效处置和利用，会对环境造成严重的 影响。污泥处理处置问题不仅是全球面临的亟待解决问题，也是我国日益凸现的 主要环境问题之一。 污泥的处理和处置受国家法律、污泥性质、经济条件、生态环境、公众意识 等多种因素的影响，因此，各个国家在对污泥处理方式的选择上都有很大的差异， 污泥处理与处置的目的主要有4 个：稳定化、无害化、减量化和资源化 5 2 】。目前 国内外污泥处置的方法归纳起来主要有土地填埋、焚烧、海洋排放、农用等。 ( 1 ) 土地填埋 土地填埋即寻找合适的场地挖坑，将污泥加以填埋封固。土地填埋始于2 0 世 纪6 0 年代，其操作相对简单，投资少，处理费用较低，容量大，见效快，可分为 单独填埋和与城市生活垃圾混合填埋，其入场污泥含固率通常都要大于2 0 【7 6 - 1 。 有关资料统计，1 9 9 2 年欧盟采用填埋法处理的污泥量大约占总量的4 0 。我国部 分地区采用填埋处理污泥，但多数地区因填埋场的选址及运输花费等问题限制了 其广泛应用。城市污泥填埋引发许多环境、生态问题，有害成分的渗漏导致潜在 的土壤和地下水污染，废气仍然排放进入