不同钝化剂对猪粪堆肥中重金属的钝化效果研究

采用添加了沸石、钙镁磷肥和煤灰3种物质作为钝化剂的猪粪堆肥栽培小白菜,测定小白菜的重金属含量、产量及全N、全P、全K的含量。结果显示,添加钝化剂能显著降低堆肥中可被吸收的重金属含量,其中以添加2.5%沸石+2.5%粉煤灰处理的钝化效果最佳;钝化剂对小白菜的产量及全N、全P、全K含量的影响不显著。     

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。     

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。     

低温热裂解处理对猪粪中重金属的钝化效应

随机采集全国11个大型猪场猪粪样品,进行重金属(As、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni)含量的分析,并分别设置350、400、450 ℃三个热裂解温度,将猪粪进行限氧热裂解炭化,分析热裂解后猪粪中重金属的含量变化。结果表明:猪粪样品中重金属Zn、Cu、Ni、As、Pb、Cd含量的变化范围分别为261.6~2 564.5、87.98~700.6 、2.19~7.17、0.45~19.57、1.69~4.02、0.10~0.17 mg·kg^-1,平均含量分别为928.2、294.7、4.80、3.60、2.39、0.12 mg·kg^-1,其中以Zn、Cu含量最高,Cd含量最低,不同猪场间重金属残留量的变异性以As为最大,变异系数达到155.7%;经不同温度热裂解处理后的猪粪生物质炭中重金属Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和As含量较猪粪原样分别提高了57.7%~104.4%、59.7%~99.4%、50.7%~94.0%、47.1%~73.5%、30.8%~61.5%和17.1%~30.5%,而猪粪生物质炭中Cu、Ni、Zn、Pb、As的重金属有效态含量较猪粪原样分别显着下降94.4%~95.4%、91.9%~95.1%、91.3%~92.5%、80.4%~81.0%、76.6%~84.0%.由此可见,猪粪限氧低温热裂解炭化可对重金属起到良好的钝化效果。     

凹凸棒土对生活污泥中重金属的钝化作用

生活污泥中重金属是影响其农用的主要因素之一.为研究凹凸棒土对生活污泥中重金属的钝化作用,通过在生活污泥中添加干基质量6％、12％、18％的凹凸棒土,利用粘土矿物的吸附特性,研究其对污泥中Pb、Cd、Cu、Ni、Cr、Zn等重金属的吸附钝化效果.试验结果表明:凹凸棒土对6种重金属在初始时均表现出钝化效果,至试验结束(30d)时凹凸棒土对Pb、Cd、Ni、Zn的钝化量减小或被活化,Cr始终保持被钝化状态,而对Cu的钝化效果则有所加强.     

膨润土和腐植酸对猪粪堆肥Zn、Cu钝化和微生物群落的影响

为提高堆肥资源化利用,减少农业面源污染,通过单独添加10%膨润土（BT）、10%腐植酸（HA）以及2.5%膨润土+7.5%腐植酸（BH1）、5.0%膨润土+5.0%腐植酸（BH2）和7.5%膨润土+2.5%腐植酸（BH3）混合添加的方式,开展了其对猪粪堆肥重金属Zn、Cu钝化效果及微生物群落组成影响的研究。结果表明：添加膨润土和腐植酸延长了堆肥高温期,BH3处理的可溶性有机碳（DOC）降解率达40.52%,较对照（CK）显著提高12.46个百分点（P<0.05）。堆肥过程中,BH3处理下的Cu生物有效态占比较堆肥前下降12.17个百分点,而Zn可氧化态占比较堆肥前上升29.74个百分点,降幅和升幅均显著高于其余处理（P<0.05）。与CK和单独添加处理相比,混合添加可显著提高重金属Cu、Zn钝化效率,BH3处理对Cu和Zn的钝化率分别达79.84%和36.97%,较CK分别显著提高47.80个百分点和23.09个百分点（P<0.05）。膨润土和腐植酸混合添加,不同程度地促进了厚壁菌门、梭菌纲等参与纤维降解的有益物种相对丰度的升高。BH3处理下拟杆菌门和拟杆菌纲的相对丰...     

改性生物炭对猪粪堆肥过程重金属钝化效果研究

为进一步提高猪粪堆肥中重金属钝化效果,以猪粪和玉米秸秆为原料,以未改性处理、NaOH改性处理和FeCl_3改性处理等3种生物炭为钝化剂进行堆肥试验,以未添加生物炭的处理作为对照(CK),研究不同改性生物炭对猪粪堆肥效果及重金属Cu、Zn、Pb形态的影响。试验结果表明:四个处理堆肥高温期维持天数及种子发芽指数达到无害化要求,腐熟堆肥均呈碱性(8.0~9.0),堆肥结束后添加未改性生物炭和NaOH改性生物炭的处理EC值略高于4 mS·cm~(-1),分别为4.06 mS·cm~(-1)和4.04 mS·cm~(-1)。添加生物炭的处理重金属钝化效果均显著高于CK,添加FeCl_3改性生物炭对重金属Cu、Zn、Pb表现出相对较好的钝化能力,钝化效果分别为78.70%、43.53%、66.45%。综合分析,在堆肥过程中添加FeCl_3改性生物炭(添加比例为干物质的24%)更有利于实现堆肥过程中重金属钝化,提升堆肥产品质量。     

Fe2O3对猪粪厌氧发酵及沼渣中Cu、As的钝化效果

选用猪粪为原料,通过厌氧发酵辅助添加不同剂量Fe_2O_3,研究Fe_2O_3对猪粪厌氧发酵的影响及沼渣中Cu、As钝化效果。Fe_2O_3初始添加剂量分别为0%、1%、3%、9%(基于发酵原料总固体质量),采用中温[(35±1)℃]厌氧发酵30 d。结果表明,相对于CK组,3%添加量组总气量与总产甲烷量分别提高了24.83%和53.27%,9%添加量组则降低了5.21%和7.08%,出现了中低添加量促进、高添加量抑制的情况。通过沼渣中Cu、As形态分析发现,添加Fe_2O_3降低了沼渣中Cu、As可交换态分配率,残渣态分配率明显升高,有良好的钝化效果。通过MF值评估重金属的生物利用度,得出3%添加量组中Cu、As的生物利用度最低。本研究结果为采用厌氧发酵添加富铁类钝化剂方法来降低沼渣肥中重金属活化形态和提高农业固废的厌氧消化水平提供了一定的理论参考,且具有环境经济效益。     

高温预处理联合生物炭对猪粪堆肥中抗生素消减和重金属钝化的促进作用

堆肥过程中抗生素和重金属等有毒有害物质的阻控是有机肥品质提升和安全利用的重要前提。本研究采用高温预处理联合生物炭堆肥技术,系统分析了猪粪堆肥腐熟效果、抗生素消减规律和重金属钝化作用。结果发现,高温预处理联合生物炭堆肥明显加速了猪粪腐熟进程,腐熟时间最多可缩短13.6 d;腐殖化程度显著提升,腐植酸含量提高13.5%,胡富比提高了0.96倍;高温预处理联合生物炭堆肥可实现抗生素的高效降解,在堆肥14 d后四环素类抗生素去除率达100.0%,28 d后喹诺酮类抗生素去除率达100.0%,磺胺类抗生素去除率达99.0%,比其他处理缩短了14～28 d;高温预处理联合生物炭堆肥可有效钝化猪粪中的重金属,Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Ni的钝化率最高分别为53.8%、51.6%、48.3%、35.8%、55.0%、53.8%和58.9%,比其他处理提高0.9～19.4个百分点。研究表明,高温预处理（90℃,4 h）联合生物炭（10%）堆肥可明显加快猪粪的腐熟,有效降低其中典型抗生素含量,并提高重金属的钝化率。     

利用土著硫杆菌生物沥浸去除猪粪中重金属的研究

为探讨利用土著硫杆菌去除猪粪中重金属的可行性,通过摇瓶实验探究了初始pH值、初始接种量和温度对生物沥浸去除猪粪中重金属效果的影响,并研究了采用气提式反应器生物沥浸处理猪粪的效果。摇瓶实验研究结果表明,接种土著氧化硫硫杆菌后,28℃下180 r·min^-1摇床培养6 d,锥形瓶中猪粪的pH值下降至2左右。生物沥浸10 d,猪粪中Cu、Zn、Mn的浸出率均可达到90%以上。采用气提式反应器进行生物沥浸,初始接种量5%,系统温度30℃±2℃,曝气量2 L·min^-1,Cu、Zn、Mn、Cd的最终浸出率分别为91.9%、94.8%、97.9%、92.5%。研究表明,利用土著硫杆菌可以在不进行预酸化的条件下有效去除猪粪中的重金属。     

规模化养殖场猪配合饲料和粪便中重金属含量研究

对广西规模化养殖场10个猪配合饲料和12个猪粪样品进行Cu、Zn、Cr和Cd含量测定分析。结果表明,猪配合饲料与猪粪中的重金属含量差异较大,猪配合饲料中Cu、Zn、Cr和Cd的平均含量分别为153.4、194.9、5.6、0 mg/kg,猪粪中的Cu、Zn、Cr和Cd含量分别为760.7、1042.6、18.9和1.3 mg/kg。按照中国猪饲养标准和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,猪配合饲料和猪粪中的Cu、Zn含量严重超标。猪粪与猪配合饲料中的Cu、Zn、Cr含量呈正相关或极显著正相关。因此,须严格控制猪配合饲料中重金属的含量,减少猪粪有机肥的重金属含量,降低土壤重金属污染,增加农产品质量安全。     

有机酸对猪粪中重金属的浸提

为了解有机酸对猪粪中重金属的去除效果,以天津某畜禽养殖场猪粪为研究对象,利用化学浸提法,考察了柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸四种有机酸对去除猪粪中重金属Cu、Zn和Mn的影响,确定了最佳有机酸种类和运行条件,并分析了有机酸的浸提成本和后续猪粪的农用性能。结果表明,柠檬酸和草酸对重金属的去除效果较好,在最佳条件下,柠檬酸对重金属Cu、Zn和Mn的去除率分别为57.90%、73.76%、79.56%,草酸对重金属的去除率分别为62.72%、59.39%、40.04%。有机酸以去除有机结合态Cu为主,而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn、Mn重金属浓度都显著降低。重金属去除成本随固液比的降低而升高,固液比为1∶5时,柠檬酸和草酸对重金属的处理成本分别为126.07、384.24元·t~(-1)。浸提后猪粪中有机质、氮、磷、钾含量分别约为815.80、17.61、5.49、0.36 g·kg~(-1)。研究表明,柠檬酸和草酸浸提能较为有效地去除猪粪中的重金属,且浸提后的猪粪仍具有较高的营养价值和肥力。     

添加蒙脱石对猪粪好氧堆肥腐熟度和重金属钝化的影响

为进一步提升猪粪堆肥品质,以猪粪和秸秆为原料,以蒙脱石为调理剂进行强制通风好氧堆肥,分析堆肥过程中温度、pH、含水率、电导率、种子发芽指数和重金属形态的变化,研究添加蒙脱石对猪粪堆肥腐熟度和重金属钝化效果的影响。结果表明,添加蒙脱石可提高猪粪好氧堆肥温度,延长高温期,有效促进堆肥腐熟,提升堆肥品质。当蒙脱石添加量为猪类干质量的5%时,堆肥的种子发芽指数可达92%,堆肥效果最好。添加适量蒙脱石可提高堆肥的重金属钝化效果。当蒙脱石添加量为猪类干质量的5%时,对可交换态Cu和Zn的钝化效果最佳,分别达到23.7%和17.2%。     

EDTA、皂素及其混剂淋洗去除猪粪中Cu、Zn的研究

为了解皂素、EDTA用作淋洗剂对畜禽粪便中重金属的去除效果,以某规模化养殖场的猪粪为研究对象,进行振荡提取实验,研究了单一和混合淋洗剂在不同淋洗剂浓度、pH、液固比、反应时间等条件下对猪粪中Cu、Zn的浸出效果,并对处理前后的重金属形态和农用性能进行了分析。结果表明：EDTA和混剂对重金属的去除效果较好,EDTA在浓度为0.1 mol·L^-1,液固比25：1,反应时间30 h,淋洗液原始pH值的条件下,对Cu、Zn去除率分别为75.28%和89.26%;0.05 mol·L^-1 EDTA和2%皂素组成的混剂在液固比25：1,反应时间为12 h,淋洗液原始pH时,对Cu、Zn去除率分别为81.44%和91.27%。皂素主要去除离子可交换态和部分碳酸盐结合态,EDTA和混剂可以有效去除离子可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态。淋洗后猪粪中有机质、全氮、全钾、全磷的平均含量分别为897.93、20.15、0.64、8.66 g·kg^-1。研究表明：EDTA和混剂对猪粪中Cu、Zn的去除效果非常好,可以实现非稳定形态的高效去除,处理后猪粪中Cu和Zn的含量远低于限量标准,毋需后续固化处理,且淋洗后的猪粪仍有很高的营养价值和肥力。     

蚯蚓堆制猪粪过程中Cu、Zn形态变化与关键酶活性间关系的研究

本研究以半腐熟猪粪为研究对象,利用蚯蚓进行生物处理,探讨蚯蚓堆制猪粪过程中重金属形态与关键酶活间的关系。采用MBCR连续浸提法,研究了猪粪中重金属(Cu、Zn)的赋存形态和关键酶(脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、脱氢酶)的相关性。试验设4个处理,分别接种3种密度的蚯蚓(基质均为2 kg猪粪):对照处理(猪粪2 kg,不接种蚯蚓,CK);处理1,蚯蚓处理(蚯蚓/基质为1/40,T1);处理2,蚯蚓处理(蚯蚓/基质为1/20,T2);处理3,蚯蚓处理(蚯蚓/基质为1/10,T3)。研究表明,与CK相比,T1、T2、T3各处理的重金属含量与酶活性的变化如下:重金属Cu的含量分别降低了19.66%、24.81%、26.41%,Zn含量分别降低了10.82%、14.34%、19.58%;蔗糖酶活性分别升高55.47%、46.87%和34.83%,碱性磷酸酶活性分别升高了116.38%、100.48%和94.65%,脲酶活性分别降低了42.02%、26.73%和10.08%,脱氢酶活性分别升高了32.79%、58.97%、53.87%。由本试验得出,蚯蚓处理后的堆制物中Cu、Zn两种重金属元素的含量下降,重金属形态随着蚯蚓处理向稳定态转化,两种重金属的形态均表现为残渣态含量较高。蚯蚓堆制过程中,各处理较CK处理能够显著提高酶活性。Cu、Zn的各化学形态与酶活性的关系是,可还原提取态和可氧化提取态对堆制物酶活性的抑制作用最大,残渣态和弱酸提取态对堆制物酶活性有一定的抑制作用,水溶态对堆制物酶活性影响程度较小。     

施用蚓粪对温室菜田土壤 DTPA 浸提态铁锰铜锌含量的影响

为资源化利用蚓粪,采用保护地田间试验的方法,设置单施猪粪(PM)、单施蚓粪(EM)、单施化肥(CF)、不施肥(CK)4个处理,研究蚓粪(EM)对土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn有效性的影响.结果表明:蚓粪(EM)处理明显降低土壤有效锰含量,猪粪(PM)处理明显降低土壤有效铁含量,化肥能降低土壤pH值及提高土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn的含量.茄子盛果期,土壤有效锰、锌含量与土壤pH呈极显著负相关,有效铁、铜与pH负相关性不明显;土壤有效锌含量与有机质呈极显著正相关,其余微量元素的有效含量与有机质相关性不明显.土壤pH是影响土壤锰、锌有效性的主要因素.