污泥中的有毒有害物质主要是指重金属和有机污染物，目前国内对于污泥中重金属的监测分析较为完善，而关于有机污染物的分析数据较少。

工业废水是污泥中汞、镉、铬等重金属元素的主要来源;家庭生活的管道系统也是铜、锌等一些重金属元素的来源之一。在污水处理过程中，70%～90%的重金属元素通过吸附或沉淀转移到污泥中。当污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层，通过食物链，在植物、动物以及人类体内富集，对人体健康和生物种群安全产生深远影响，成为限制污泥土地利用的重要因素。


工业废水
重金属元素在污泥中的存在形态不同，其产生的生物有效性亦有所不同。国外根据重金属结合的组分，将重金属在污泥中的存在形态分为五类，分别为可交换态，碳酸盐结合态，铁、锰氧化物结合态，有机质结合态和残渣态，此为五态分类法。

污泥中常见的微量有机污染物主要有多环芳经(PAHs)、氯苯类化合物（CBs)、氯酚(CPs)、多氯联苯(PCBs)、多氯代二苯并二嗯英/味喃（PCDD/Fs)、可吸附有机卤化物(AOX)、直链烷基苯磺酸盐（LAS)、壬基酚（NP)、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯(DEHP)、邻苯二甲酸酯类（PAEs)等。此外，城市污泥中还含有烷基酚、有机氯农药、硝基苯类、氨类、卤代经类、醚类等化合物。这些有机污染物绝大部分具有生物放大效应，并有“致癌、致畸形、致突变”的危害。

有机污染物含量较高的城市污泥如果进入土壤会给周边环境带来污染。污泥中的有机污染物因污水处理厂污水来源的不同而不同，同一污水处理厂在不同时期产生的污泥，其中有机污染物的种类和含量也有较大差别。目前我国对城镇污水处理厂污泥的研究主要集中在对污泥中重金属、病原菌防控和治理方面，其中的微量有机污染物由于对综合指标贡献较小而较少引起人们的关注。我国对污泥中有关有机污染物的研究还处于起步阶段，缺乏深入，无法为污泥土地利用提供科学的参考。

(1）水厂污泥

水厂污泥中重金属含量较低，一般均能满足我国的《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284——84)。


水厂污泥
(2）污水污泥

污水厂中的重金属以及可能在污泥中存在的极大部分毒害性有机物都来源于污水，而污水的毒害物质主要来源于工业，因此城市污水厂工业废水处理比例和工业废水接入排水管道前的预处理水平成为决定污水厂污泥中毒害性物质含量的关键因素。


污水污泥
(3)疏浚污泥

疏浚污泥中重金属的含量反映了水体受污染的历史及程度，因此不同水体的疏浚污泥重金属浓度相差较大。另外，颗粒物上重金属的生物有效性和迁移性与其存在的形态密切相关。Salim等发现在污染程度比较高的沉积物中，Pb和Ni主要以碳酸盐结合态的形式存在，Cd主要以可交换态的形式存在。Pardo等用Tessier连续提取法提取了Pisuerga河沉积物上的重金属，结果表明Cd、Pb主要存在于可交换态和碳酸盐结合态中，Cu、Co和Ni主要存在于铁锰氧化物结合态和有机质结合态中。


疏浚污泥
(4)通沟污泥

理论上，通沟污泥的重金属和有毒有害物质含量应与污水处理厂污泥类似。


通沟污泥
不同排水体制对通沟污泥的性质也有影响，分流制排水系统的雨水管道通沟污泥的毒害物含量与当地地面沉积物类似，合流制排水系统的管道污泥的毒害物含量介于分流制污水管道和雨水管道之间，同时与雨水管道的水力条件有关。