本论文从小青菜和土壤环境两个角度入手,研究施用污泥对小青菜产量、品质的影响和污泥中Cd、Cr的有效性以及对小青菜食用安全、土壤环境的风险评价。采用盆栽方式,以河南省具有代表性的新乡、开封、许昌、郑州四地污水处理厂的干化污泥作为有机肥种植小青菜,研究在连续4季分别施入不同来源和数量的污泥后小青菜的产量变化及重金属Cd、Cr在小青菜中的积累情况,并对采收小青菜进行农产品安全评价。同时,以河南省农科院试验场为试验区,郑州市五龙口污水处理厂的干化污泥为有机肥种植小青菜,进行大田试验。研究大田条件下在连续4季施入不同数量的污泥后小青菜的产量、品质的变化及重金属Cd、Cr在土壤中的积累情况,并对供试土壤环境进行重金属总量的风险评价和污泥施用的安全年限预测;在小青菜种植的第10、20、30、60、90天分批取土样,分析种植小青菜土壤中重金属Cd、Cr形态变化以及各形态生物有效性关系。主要结果如下:(1)污泥能提高小青菜产量。小青菜增产幅度与污泥养分含量状况有关。四地污泥的增产效果,新乡>郑州>开封>许昌。通过污泥进一步在大田上的施用,发现小青菜的株高、鲜重、干物质积累量随污泥施用量的增大而上升,施用过量时出现下降。从采收时期看,光照、水肥供应充足的第二季的产量指标均显著高于其他3季。此外,污泥的过量施用所产生的重金属胁迫,造成小青菜根部徒长,对可食用部分的干物质积累不利。(2)污泥能影响小青菜品质。适量施用污泥通常能够不同程度地增加小青菜叶绿素、还原型VC、还原糖含量,降低粗纤维含量。但污泥的施用也会大幅提高小青菜硝酸盐的含量。本研究中,各处理小青菜的硝酸盐含量虽然尚未超过国家规定的无公害产品硝酸盐含量标准,但从整条食物链看,对人体健康有潜在风险。(3)小青菜重金属Cd、Cr的积累与污泥中Cd、Cr含量密切相关,小青菜Cd含量由高到低的变化次序为开封>新乡>郑州>许昌;Cr含量的变化次序为新乡>郑州>开封>许昌;小青菜Cd、Cr的含量随污泥施用量和施用次数的增加而增加;部分处理中小青菜Cd、Cr的积累超过重金属限量卫生标准。(4)随生活质量的提高,食品安全问题和人体健康的风险评价愈来愈受到关注。将本研究小青菜Cd、Cr的积累量,换算为人体每日可能的Cd、Cr摄取量,发现污染较严重的新乡、郑州污泥施用区的部分处理出现不同程度超标。(5)在未施污泥前,土壤重金属Cd、Cr污染指数<0.7,土壤质量清洁。然而污泥的连续施用使得土壤重金属Cd、Cr迅速积累,据土壤安全年限预测模型推算,土壤Cd、Cr总量将分别在污泥连续施用1年、10年后超过国家农田土壤二级标准。本研究发现,污泥会不同程度地增加土壤各层次的Cd、Cr总量。Cd主要集中在表层且难迁移,Cr则比较容易向深层土壤迁移。Cd对土壤环境的毒害性更强。(6)重金属Cd在土壤中以有效形态为主,极易通过土壤进入作物;Cr在土壤中的化学形态相对稳定,较大比例以难分解的形态存在,活性较差。Cd、Cr各形态含量随污泥的连续施用均呈上升趋势,但上升的速率存在较大差异:Cd的有效形态含量随着时间增加,速率高于Cr。Cd的生物有效性较强。(7)随污泥连续施用时间的增加,土壤中重金属Cd、Cr的四种有效形态含量均有不同程度增加。提高污泥用量有利于Cd交换离子态(EXCH)、铁锰氧化物结合态(FeMnOX)的积累,而不利于碳酸盐结合态(CARB)、有机结合态(OM)的积累;有利于Cr交换离子态(EXCH)、碳酸盐结合态(CARB)、铁锰氧化物结合态(FeMnOX)的积累,而不利于有机结合态(OM)的积累。总体上施用污泥有利于结合态的Cd、Cr向交换态转化,土壤中Cd、Cr的有效性得到进一步提高。综上所述,研究制定科学的污泥施用限量,严格控制污泥土地利用的年限,十分必要。重金属Cd由于以有效形态为主,对土壤环境质量和农产品安全的危害性远甚于Cr,应是污泥农用中重点考虑的限制元素;而Cr总量较大,其危害性也不容忽视。