堆肥对猪粪中Cu Zn在土壤中形态分布的影响

Cu、Zn制剂等饲料添加剂的广泛使用,导致猪粪中高浓度Cu、Zn的残留,给土壤环境造成潜在污染风险.通过室内培养实验,研究了猪粪及其堆肥在菜园土和矿山土中Cu、Zn的形态分布特征,探讨了堆肥对猪粪中Cu、Zn在土壤中形态分布的影响.结果表明,猪粪经过堆腐后,Cu的酸提取态和可还原态分别降低9.2%和17.2%,Zn分别降低了17.4%和29.1%,而可氧化态和残渣态Cu、Zn比例增加,并且主要以町氧化态形式存在.施加猪粪或猪粪堆肥后,菜园土中的Zn主要以可还原态和残渣态形式存在,分别占到总量的45%左右和25%～43%,在矿山土中残渣态Zn显著高于其他3种形态,但两种土壤中残渣态及可氧化态Zn有向酸可提取态及可还原态转化的趋势,并且经过堆腐的猪粪会更加促进Zn从残渣态向其他形态转变;而猪粪堆肥中的Cu在土壤中的稳定性却明显高于未经堆腐的猪粪,无论在矿山土还是菜园土处理中,施入猪粪堆肥的土壤中残渣态和可氧化态Cu的比例显著高于施用未经堆腐猪粪的处理.这表明,猪粪经过堆肥化处理对cu的稳定化具有明显作用,可以降低其土壤污染风险,但是对猪粪中Zn的作用与此相反.     

尾矿区污染土壤中重金属的形态分布及其生物有效性

采用BCR连续提取法对大宝山槽对坑尾矿区周围受污染的菜园土和水稻土中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了研究。结果表明,两种土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的总量均超过国家土壤环境质量相应的标准。两种污染土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布差别不大。Cd主要分布在残渣态中,占总量的60％以上,Cd各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉酸提取态〉可氧化态〉可还原态;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的92％以上;Cu各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉可还原态〉酸提取态〉可氧化态,以残渣态为主,占总量的59％以上;Zn在土壤中以残渣态占绝对优势,占总量的90％以上。菜园土和水稻土重金属生物有效性以Ph为最高,Zn为最低。     

生物炭对污泥-菌渣堆肥腐殖化与重金属钝化的影响

为探讨生物炭对市政污泥堆肥腐殖化和重金属钝化的影响,将市政污泥和菌渣按照湿质量比1:0.7进行混合,设置3个堆体进行好氧堆肥:处理组堆体分别添加混料干质量5%和10%的生物炭(记为BC5、BC10);对照组(CK)堆体不添加生物炭。结果表明:添加生物炭可延长高温时间,促进堆肥中富里酸向大分子胡敏酸转变,降低水溶性有机物含量,促进堆体腐熟。添加生物炭的堆体对重金属的钝化效果均优于CK组,BC5对可交换态Cu、Pb钝化效果较好,钝化率分别为78.12%、97.82%,BC10对可交换态Cr、Ni、Zn钝化效果较好,钝化率分别为66.64%、5.88%、19.76%;堆肥后Cu、Pb、Cr残渣态分配率增加量大小顺序为BC10>BC5>CK,Ni、Zn残渣态分配率增加量大小顺序为BC5>BC10>CK。Cu、Cr、Pb、Zn可交换态分配率均与水溶性有机物和富里酸呈极显著正相关(P<0.01),与胡敏酸呈极显著负相关(P<0.01)。研究表明,添加生物炭有利于堆体腐殖化和重金属钝化,且两者存在相关性。     

不同钝化剂对猪粪菌渣堆肥中Cu、Zn钝化的影响

为探究不同重金属钝化剂对猪粪堆肥中Cu、Zn的钝化效果,以猪粪和菌渣作为堆肥原料,通过添加5%的重金属钝化剂(沸石、膨润土和海泡石)进行28 d的堆肥。结果表明,各处理组在堆肥高温期维持天数及白菜种子的发芽指数均达到无害化要求,沸石、膨润土、海泡石3种钝化剂的添加使堆肥温度升高,减少堆肥期间水分的损失;堆肥后各处理组呈微碱性;堆肥处理能促进堆肥中Zn、Cu的形态向活性低的方向转化,降低重金属的生物有效性;各处理组中交换态Cu和Zn的分配率均有所降低,其中,海泡石对对猪粪堆肥中交换态Cu的钝化效果最好,膨润土对猪粪堆肥中交换态Zn的钝化效果最好。     

城市生活污泥堆肥过程中重金属钝化规律及影响因素的研究

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素之一,研究污泥堆肥过程中重金属形态及其生物迁移规律具有重要意义。用BCR顺序提取法浸提堆体中各种形态重金属,研究堆肥过程中不同形态重金属的变化规律以及主要影响因素。结果表明:除Zn、Cd外,城市污泥中Cu、Ni、Cr、Pb主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低;堆肥处理改变了重金属的形态分布,使污泥中的酸溶态及可还原态的重金属向更稳定的可氧化态及残渣态转变,显著降低了重金属的生物有效性;堆肥结束时Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、Pb六种重金属残渣态含量比堆肥初始均有所增加,增幅分别达6.3%、6.7%、22.0%、15.2%、11.0%、40.5%;不同形态重金属含量与DOC含量相关性显著,而与OM相关性不强;pH主要影响可还原态及生物有效态重金属的分布,与其他形态相关性不强。     

施用污泥堆肥对土壤中Cu Zn形态分布的影响研究

采用小区试验区连续提取方法,研究了施用污泥堆肥后土壤中Cu,Zn的形态分布状况,影响因素,各形态之间的关系,以及在土壤中的累积.结果表明①施用污泥堆肥后土壤中的Cu,Zn有效态含量和其他各形态含量均有所增加,且其增加程度随污泥堆肥施人最的增加而增加;②各处理土壤中Cu的各种形态的关系为残渣态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态＞可交换态＞碳酸盐结合态,其中可交换态Cu对生物有效态Cu的贡献是主要的;土壤中的Cu大部分以不能被植物利用的残渣态形式存在;在Zn的各形态中残渣态占绝大部分,其次为铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态和有机结合态次之;③不同蔬菜地土壤中Cu,Zn的累积有很大差异.生菜地土壤中Cu的累积高于油菜地土壤,油菜地土壤中Zn的累积高于生菜地土壤.     

广州河涌底泥重金属的化学形态分析和生物有效性研究

为了更好地掌握广州河涌底泥中重金属的污染特征,采用欧共体标准物质局(European Community Bureau of Reference,BCR)连续提取法对广州河涌底泥样品重金属的化学形态分布特征进行了研究,并就河涌底泥重金属的生物有效性进行了分析.结果表明,Cd以酸溶态和可还原态为主,Mn和Zn以酸溶态为主,Cr以可氧化态和残渣态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cu以可氧化态为主,而Al、As、Fe和Ni则以残渣态为主;Cd、Zn和Mn属于潜在生物可利用性元素,Ni、Cu、As、Pb、Fe     

SiO2纳米颗粒对猪粪好氧堆肥过程中重金属形态分布和细菌群落的影响

以猪粪和秸秆为原料, SiO₂纳米颗粒（SiO₂NPs）为添加剂,研究添加4 个浓度梯度下（0、0.5、1.0和2.0 g/kg）SiO₂NPs对好氧堆肥过程中腐熟度指标、重金属总量和形态分布规律以及细菌群落的影响,并探讨影响重金属生物利用度的因素。结果表明,添加SiO₂NPs提高堆体温度并延长堆肥高温期。与堆肥前相比,堆肥后的pH显著升高,而电导率和C/N显著降低。种子发芽指数由堆肥前的50%升高到堆肥后的163%~182%。添加SiO₂NPs有利于重金属组分由生物可利用形态（可交换态和可还原态）向稳定形态（可氧化态和残渣态）转化,Cu和Zn的钝化效率可分别达到65.10%~83.89%和6.62%~27.93%,极显著高于CK处理（分别为52.09%和1.83%,P<0.01）。添加SiO₂NPs增加嗜热菌科的丰度,提高总细菌的多样性和丰富度。与Cu相关的优势细菌门为厚壁菌门（Firmicutes）,与Zn相关的被鉴定为变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）。偏最小二乘路径模型分析表明Cu的生物利用度受环境因素（C/N和电导率）和细菌的交互作用,而Zn的生物利用度受细菌和温度的直接影响。     

生物炭添加对猪粪菌渣堆肥过程中Cu、Zn的钝化作用

为探讨生物炭对猪粪堆肥过程中重金属钝化效果的影响,利用强制通风静态堆肥技术研究不同生物炭添加量对猪粪菌渣好氧堆肥发酵效果及重金属Cu、Zn形态的影响。结果表明:与未添加生物炭堆肥处理相比,添加生物炭处理提高堆肥pH值0.2～0.3个单位,至堆肥结束时提高堆肥含水率15.6%～20.0%。添加生物炭改善了通气条件、pH、含水率等堆肥性质,加速了堆肥进程,其中6%和9%生物炭添加处理高温持续期显著高于未添加生物炭处理。堆肥处理后,猪粪、菌渣等混合物料中交换态Cu、Zn含量分别下降了4.25%～12.06%和2.83%～20.87%;堆肥处理能促进堆肥中Zn、Cu的形态向活性低的方向转化,降低重金属的生物有效性。堆肥物料中适量添加花生壳生物炭可提高对重金属Cu、Zn的钝化作用,其中6%生物炭添加处理对重金属Cu、Zn的钝化效果最好,分别为18.84%和11.55%。适量添加生物炭可加速猪粪菌渣堆肥进程和降低堆肥中Cu、Zn有效性,其中以6%生物炭添加量的钝化效果最好。     

延安市蔬菜基地土壤Cu形态分布及环境影响因子分析

为了研究延安市蔬菜基地土壤重金属Cu的形态特征及环境影响因子,以延安市近郊蔬菜基地大棚土壤为研究对象,采用改进的BCR法测定各形态Cu的含量,分析其形态分布特征,并利用统计分析方法对各形态Cu与土壤理化性状之间做相关性分析。结果表明:研究区4个采样点土壤Cu的形态分布统一表现为残渣态可还原态可氧化态酸溶态的规律。残渣态Cu在47%~53%之间,占总量的1/2;可还原态、可氧化态Cu含量分别在29%~33%和11%~13%之间,酸溶态Cu占的比例最低,在10%以下;土壤活性态Cu占总量的47%~53%,在土壤条件变化的情况下,具有一定的潜在毒性;相关性分析得出:pH与酸溶态、可还原态Cu之间呈显著正相关(p0.05),与可氧化态Cu之间呈极显著正相关,酸溶态、可还原态和残渣态Cu与总量之间均呈极显著正相关,相关系数分别为0.753、0.881和0.752。土壤pH和Cu总量是影响Cu形态的主要因素。     

外源添加膨润土对猪粪腐解中重金属含量的动态影响研究

以猪粪为研究对象,采用高温好氧模拟堆腐试验,研究了外源添加剂膨润土对猪粪腐解过程中重金属含量的动态变化规律。研究结果表明：高温堆肥处理后,猪粪中重金属Cu、Zn离子含量普遍升高,表现出明显的＂相对浓缩效应＂。堆肥处理可以一定程度上降低猪粪中重金属Cu、Zn的生物有效性,使其形态向有效性低的方向转化。外源添加膨润土明显降低了猪粪中DTPA-Cu和DTPA-Zn的含量。其对堆肥可交换态重金属Cu和Zn的钝化效果分别为63.60%和44.01%。     

不同钝化剂对猪粪堆肥处理重金属形态转化的影响

采用室外模拟堆肥试验,研究了4种重金属钝化剂（A：2．5％沸石＋2．5％粉煤灰;B：2．5％沸E＋5．0％磷矿粉;C：2．5％沸石＋2．5％钙镁磷肥;D：2．5％沸石）与CK（不添加钝化剂）处理对猪粪堆肥中Cu、Pb、Zn形态转化的影响．结果表明,堆肥处理促进猪粪中重金属Cu、Pb、Zn由活性高的可交换态向活性低的残渣态转化;堆肥中添加钝化剂沸石、粉煤灰、磷矿粉、钙镁磷肥,能提高堆肥对重金属Cu、Pb、Zn的钝化能力;处理A和B对可交换态重金属Cu、Pb和Zn的钝化效果均在80％以上,与对照差异显著．     

不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响

为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。     

改良剂对铅锌尾矿砂重金属形态的影响

采用改良剂(有机肥、泥炭、土壤)与铅锌尾矿砂混合的试验方法,通过改进BCR法连续提取As、Zn、Pb、Cu的化学形态,评价改良剂对尾矿砂中As、Zn、Pb和Cu的移动性和生物有效性的影响,降低铅锌尾矿砂的重金属污染风险.结果表明,尾矿砂中As、Zn、Pb和Cu总量高,分别为255.44、9 445.67、1 296.02和61.93 mg/kg,重金属主要以残渣态＞可氧化态＞可还原态＞弱酸提取态的形式存在.改良剂与铅锌尾矿砂混合后,As、Zn、Pb、Cu的总量、弱酸提取态所占比例得到降低,其中有机肥和泥炭能显著提升重金属的可氧化态所占比例,使重金属稳定性得到增加,达到降低重金属危害的目的.     

鸡粪生物炭对土壤铜和锌形态及植物吸收的影响

300℃制备的鸡粪生物炭既可以固定碳和重金属,又可以克服鸡粪不当处理所产生的环境问题,但由于鸡粪中Cu和Zn的含量较高,因此使用时可能存在重金属污染风险。本文研究了温室大棚中土壤培养和小白菜盆栽下施用鸡粪生物炭对土壤Cu和Zn形态以及植物吸收的影响。结果表明施用鸡粪生物炭可以明显增加土壤pH,减少土壤有效态Cu含量,小白菜盆栽条件下鸡粪生物炭对有效态Cu抑制程度小于土壤培养。空白土壤中施入鸡粪生物炭后有效态锌的含量增加了6.19 mg·kg~(-1),使用鹿粪则可以减少鸡粪生物炭对土壤有效态Zn含量的影响。随着土壤培养时间的延长,施用鸡粪生物炭可降低酸溶态与可还原态Cu的比例,增加残渣态Cu比例,提高施加鸡粪生物炭处理中可氧化态与残渣态Zn比例。高温高湿环境下施用2%鸡粪生物炭能够促进小白菜的生长,增加小白菜干重,减少小白菜根部重金属Cu和Zn含量,降低Cu和Zn的根富集系数,二次盆栽后添加鸡粪生物炭还能够降低小白菜茎叶部Cu和Zn的含量。以上结果说明,鸡粪生物炭施入土壤后可引起短时间的污染风险,且Zn的污染风险大于Cu,但随着时间的延长,鸡粪生物炭既可促进小白菜的生长,减少Zn的释放,又能固定Cu和Zn,从而减少植物对Cu和Zn的吸收。     

黑龙江地区城市污水污泥中重金属的形态研究

分别对黑龙江地区4个城市污水处理厂污泥中重金属Cu、Zn、Cr、Ni不同化学形态的分布特征进行研究。结果表明,Cu和Cr主要以有机物结合的可氧化态和残留态形式存在,Zn主要以酸溶态和可还原态2种不稳定形式存在,Ni广泛分布于上述4种形态之中。污泥中重金属潜在移动性和生物可利用性顺序为：Zn〉Ni〉Cu〉Cr。     

2种生物炭对复合污染土壤中重金属形态的影响

采用五步连续提取法研究了2种生物炭对复合污染土壤中Cu、Pb、Zn和Cd的化学提取态的影响。结果表明,施加2种生物炭后,土壤中4种重金属生物有效态的含量均下降。对照处理中4种重金属主要以残渣态的形式存在,其中Zn、Pb、Cd和Cu所占的比例分别为79.0%、77.5%、75.0%和63.0%。施加猪粪生物炭后,Zn、Pb和Cd水溶态与交换态占总含量的比例下降,Pb、Cu和Cd的残渣态所占比例增加。施加稻壳生物炭后,Pb和Cd的残渣态所占比例增加,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、水溶态与交换态比例均下降;Zn和Cu的碳酸盐结合态比例下降,残渣态比例增加。添加猪粪生物炭和稻壳生物炭后Pb、Cu的残渣态比例分别增加了8.4%、5.8%和7.9%、9.5%;表明添加2种生物炭可以降低Pb、Cu的有效性,但比例相差不大。     

不同钝化剂对重金属复合污染土壤的修复效应研究

通过向重金属复合污染土壤分别施加5%和20%(钝化剂与土壤质量比)磷矿粉、木炭、坡缕石、钢渣4种钝化剂,测定了土壤p H值、重金属(Pb、Cd、Cu、Zn、As)生物有效态(单级提取)和各赋存形态(分级提取)的变化,评价了钝化剂对土壤重金属的钝化效果,采用X射线衍射法(XRD)和比表面-孔径分布仪测定了钝化剂的物相组成、比表面积和孔径特征,并探讨了钝化剂的修复机制。土壤重金属生物有效态单级提取结果表明,在20%处理下,坡缕石、钢渣、磷矿粉能显著降低土壤中5种重金属生物有效态含量,其中坡缕石降低Pb、Cd、Cu、As的最高比例可分别达54.3%、48.8%、50.0%、35.0%,钢渣降低Zn则高达43.7%。土壤重金属各赋存形态的分级提取结果表明,20%坡缕石能使植物易吸收的土壤可交换态Pb显著减少,而使难吸收的残渣态Pb显著增加;20%坡缕石、钢渣或磷矿粉能显著降低土壤中可交换态Cd含量;20%钢渣或20%磷矿粉处理后可交换态和碳酸盐结合态Zn含量明显减少,坡缕石处理使残渣态Zn显著增加;钢渣或20%磷矿粉能显著增加残渣态Cu含量;添加20%磷矿粉后生物难吸收的钙型砷含量显著增加。4种钝化剂对重金属的钝化机制各有不同,木炭和坡缕石具有较大的比表面积和孔容,对重金属的钝化以吸附和表面络合为主;钢渣和磷矿粉具有较高的p H值,其对重金属的修复机制以化学沉淀为主。     

碳酸钙对铜铅铬复合污染土壤的修复机制

【目的】探讨碳酸钙对铜、铅、铬复合污染土壤的钝化效果及修复机制。【方法】利用碳酸钙对复合污染土壤中的Cu、Pb和Cr进行钝化处理,以重金属有效态含量的减少对碳酸钙投加量进行优化,并对土壤中Cu、Pb和Cr有效态含量的减少进行动力学模拟;运用改进的BCR分级提取法对土壤中的3种重金属进行形态分析,并对修复后的土壤进行X射线衍射(XRD)分析,初步探讨碳酸钙对复合污染土壤中3种重金属的钝化机制。【结果】碳酸钙投加量为50g/kg时,其对Cu、Pb和Cr污染土壤的修复效果最佳,此时Cu、Pb和Cr有效态含量减少的动力学符合Elovich方程;钝化28d后,与空白对照组(未添加CaCO3)相比,Cu、Pb和Cr 3种重金属的可交换态含量分别减少28.2%,31.9%和74.8%,可还原态含量分别增加2.9,2.0和1.3倍,残渣态含量分别增加5.8,2.7和1.3倍,可氧化态含量无明显变化。【结论】碳酸钙对土壤中Cu、Pb、Cr 3种重金属的有效态含量有明显钝化效果,其一方面通过提高土壤pH提升土壤对重金属的吸附性能,促进重金属生成Cu3(OH)2(CO3)2等沉淀;另一方面其直接与重金属生成更难溶的PbCO3等沉淀,促进土壤中重金属的钝化。     

柠檬酸与皂素对重金属污染土壤的联合淋洗作用

以重金属Zn、Pb、Cu复合污染土壤为对象,采用淋洗方法,研究了柠檬酸与皂素对人工污染土壤的联合淋洗修复效果。结果表明,40 mmol·L-1的柠檬酸与质量分数为3%的皂素在体积比为1∶5的情况下对重金属Zn、Pb淋洗的累计去除效率较高,分别为67.2%,68.8%;在体积比为1∶1时对Cu的累积去除率较高,为37.7%,不及单独用柠檬酸淋洗的效果好。柠檬酸与皂素对土壤中重金属淋洗的联合效应与二者的体积比和重金属种类有关,两者的联合淋洗可去除Zn的96%酸溶态、38.9%可氧化态,淋洗后可还原态显著增加;Pb酸溶态、可还原态均减少了80%左右;Cu的酸溶态、可还原态减少了80%以上,可氧化态和残渣态则没有显著性变化。