蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素研究

由于饲料添加剂的使用,猪粪重金属污染已非常普遍,尤其是铜(Cu)、锌(Zn)污染最为明显.为了探讨利用蚯蚓萃取猪粪重金属Cu、Zn从而减少猪粪中重金属Cu、Zn含量的技术途径,采用室内接种法研究了赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素.结果表明,蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn具有一定的吸收能力,富集系数分别为0.43、0.73;物料C/N比、温度、湿度和蚯蚓接种密度均能影响蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收,在物料C/N比为17:1～22:1、温度为14～21℃、湿度为70%～75%、接种密度为10～20尾·200 g-1物料(2.4～5.0 g·200 g-1物料)条件下,蚯蚓对Cu、Zn的吸收量较高.     

煤矸山周围土壤和乡土植物的重金属含量研究

通过对焦作市大马矿煤矸山进行野外调查采样,检测其周围土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)含量并分析周围自然生长的乡土植物对重金属(Cu、Zn)吸收累积的特性。结果表明,矿区周围土壤主要受Zn污染和Cu污染。花椒和芦苇具有较强的Cu吸收能力并且芦苇地下部分Cu富集系数大于1,苦荬菜和酸模的Cu转运系数大于1。而17种乡土植物的Zn富集系数均未超出1,仅有刺儿菜的Zn转运系数大于1。     

蚯蚓处理对猪粪重金属富集的影响

以干湿分离后的猪粪为基质,接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida),在室内培养4周后,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定猪粪和蚯蚓体内的重金属(Cu,Zn,Cr,Pb,Cd,As)的含量,系统研究了蚯蚓作用下猪粪中重金属形态变化及蚯蚓体内重金属的富集特征。结果表明:供试猪粪能促进蚯蚓的生长,4周后体质量明显增加,且对蚯蚓的繁殖没有影响。蚯蚓处理4周后,猪粪pH值由6.51增加至6.86。猪粪中Cu,Zn,Cr,Pb,Cd,As的总量与对照组相比,分别降低了13.69%,24.47%,30.70%,39.17%,21.91%,9.36%;同时,猪粪中Zn,Cr,Cd的残渣态比例相比对照组分别减少了15%,27%,27%。蚯蚓对重金属有一定富集作用,除Cr以外,Cu,Zn,Cd,As 4种重金属在蚯蚓体内的质量含量相比实验前分别增加了0.49,3.86,0.012,0.064 mg·kg~(-1),并表现出一定的时效关系,其富集系数大小顺序为CrCdZnCuAs。研究表明,蚯蚓能富集猪粪中的重金属并且降低猪粪中的重金属含量,同时减少了猪粪中的部分重金属残渣态比例,有利于重金属的转移和去除。     

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。     

铅锌矿集区7种草本植物对重金属的富集效果

为筛选出可用于修复土壤重金属污染的植物种类,采集矿区主要分布的7种草本(芦苇、芒萁、笔管草、乌蕨、乌毛蕨、藿香蓟和毛蕨)及植物采样点的表层土壤(0～30 cm),测定采集植物地上和地下部分及采样点土壤重金属含量(Cd、Pb、Zn和Cu),分析7种草本对重金属的富集效果。结果表明:采样点土壤Cd、Pb、Zn和Cu平均含量均超过国家土壤环境质量标准和福建省土壤背景值,其中Cd分别超标21.77和604.60倍,污染最为严重;芦苇地上部分Pb含量、富集系数和转运系数均达到Pb超富集植物的标准,对Cd和Cu也有强的富集能力,其转运和富集系数均大于1;藿香蓟对Cd和Cu有较强的吸收能力,且对这两种重金属的转运和富集系数均大于1,是Cd和Cu的潜在富集植物;笔管草和乌蕨对Cd、Pb、Zn和Cu具有一定吸收能力,且转运系数均大于1,对被此4种重金属污染的土壤具有一定的修复能力,但富集系数均小于1;乌毛蕨和毛蕨的重金属吸收、富集能力相对较弱;随土壤重金属含量的增加,芒萁体内重金属含量、转运和富集系数未显示明显规律,芒萁对Cd、Pb和Cu均具有较强的吸收能力,且对这3种重金属的转运系数和富集系数均大于1,是潜在的多金属富集植物。     

不同园林植物对土壤重金属的吸收及修复效应

以西安市城区不同公园绿化植物为试验材料,采用等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析它们对6种重金属元素[锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镉(Cd)、铅(Pb)]的吸收富集特征。结果表明,不同园林植物土壤6种重金属含量的平均值表现为ZnMnPbCuNiCd,土壤重金属含量的平均值在植物中基本表现为棕榈广玉兰夹竹桃海桐。土壤中Zn、Pb、Cu、Ni含量的平均值均没有超标,但Cd含量的平均值是国家土壤环境质量二级标准的2.17倍。不同园林植物相同器官中重金属含量基本表现为棕榈广玉兰夹竹桃海桐,同一植物中重金属含量的平均值基本表现为ZnMnCuPbNiCd,重金属含量在各器官中基本表现为叶茎根。不同园林植物各器官对重金属元素的富集能力存在着一定的差异,基本表现为叶茎根;不同园林植物对Mn、Ni、Zn的平均富集系数相近,且均大于1,对Cd的平均富集系数最大,对Cu的平均富集系数接近1,而对Pb的平均富集系数均小于1。不同园林植物对重金属的转移能力表现为CdPbNiCuMnZn,同种植物对不同重金属的转移能力具有较大的差异,海桐、广玉兰对重金属的转移能力普遍较高;不同园林植物对Cd、Ni、Pb的吸收能力高于对Zn、Mn、Cu的吸收能力。相关性分析结果表明,不同园林植物体内重金属含量主要依赖于土壤重金属含量,而根和茎对Cu、Zn、Cd的吸收起着主要的依赖作用。总体看出,海桐、广玉兰对重金属的吸收和富集效果较好。     

4种园林植物修复河道疏浚底泥中重金属污染的试验研究

为研究园林植物对贵州省贵阳市南明河河道疏浚底泥重金属污染的修复潜力,采用盆栽试验分析了绿萝、吊竹梅和花叶万年青对底泥中Cu、Zn、Cd、Pb等重金属的吸收能力和修复效率。结果表明,4种植物对重金属污染河道疏浚底泥具有较好的耐性;绿萝对Cu、Zn和Cd的积累总量最高,分别达到147.60、176.81、4.52 mg/kg;吊竹梅中积累的Pb含量最高,达31.92 mg/kg;虽然4种植物均未达到重金属富集植物标准,但对各种重金属均表现出了一定的富集效果和转运效果,绿萝对Cu和Zn的转移系数分别为1.45和1.94,吊兰对Cd的转移系数为1.49;种植4种植物后,河道疏浚底泥中重金属含量均有所降低,其中绿萝对Cu和Zn的修复效率分别达到55.3%和45.0%,吊竹梅对Zn的修复效率达到40.1%。综合4种园林植物对重金属的耐性、吸收总量、富集和转移特征,以及修复效率,绿萝、吊兰和吊竹梅对重金属污染河道疏浚底泥具有一定的修复潜力。     

3种作物对添加外源性Cu、Zn的土壤中Cu、Zn的富集与转运

以Cu、Zn为研究对象,分别在土壤中添加猪粪10 g·kg-1、猪粪10 g·kg-1+Cu 63 mg·kg-1+Zn 54 mg·kg-1、猪粪10 g·kg-1+Cu126 mg·kg-1+Zn 108 mg·kg-1,同时设置不添加猪粪和外源性Cu、Zn的对照处理组,通过盆栽试验研究了施用猪粪和外源性Cu、Zn后土壤中Cu、Zn在大蒜、白菜和玉米体内的富集和转运特征。结果表明,只添加猪粪能显著提高作物生物量,而添加猪粪+高剂量的Cu+Zn可抑制作物生长。其中不同作物的抑制强度表现为白菜大蒜玉米,同种作物的抑制强度表现为根部茎叶部。3种作物对Zn的积累显著高于Cu,其中大蒜对Cu的累积主要分布在茎叶部,对Zn的积累主要分布在根部,而白菜和玉米对Cu的积累主要分布在根部,对Zn的积累主要分布在茎叶部。在添加猪粪+Cu+Zn处理的3种作物中,Cu浓度均低于国家的食品限量卫生标准,而白菜和玉米中Zn浓度均高于国家的食品限量卫生标准,在添加猪粪+低剂量的Cu、Zn处理的大蒜中,Zn浓度低于国家食品的限量卫生标准。土壤中Cu、Zn全量和有效态含量与大蒜、白菜和玉米的茎叶和根部Cu、Zn含量具有显著的相关性(P0.01),因此,可用土壤中Cu、Zn全量或有效态含量表征植物各部分吸收Cu、Zn的效果。3种作物对Zn的富集系数和转运系数均大于Cu。其中对Cu的富集系数表现为大蒜白菜玉米,对Zn的富集系数表现为白菜玉米大蒜。3种作物只添加猪粪处理对Cu、Zn的富集系数均略有上升,而添加猪粪+Cu+Zn处理的富集系数随Cu、Zn添加浓度的提高而下降,白菜和玉米对Cu、Zn的转运系数均下降,大蒜对Cu的转运系数上升,对Zn的转运系数下降。添加猪粪和高剂量外源性Cu、Zn可显著抑制作物生长,作物对Cu的积累显著低于Zn,对Zn的富集系数和转运系数均大于Cu;作物各部分对Cu、Zn的吸收效果可用土壤中Cu、Zn全量或有效态含量来表征。     

4种菊科植物对重金属吸收的比较研究

本研究以潼关县黄金生产区及附近地区菊科植物萎蒿(Artemisia selengensis)、小飞蓬(Conyza canaden-sis(L.)Cronq.)、叉枝蒿(Artemisia divaricata(Pamp.)Pamp)、茵陈蒿(Artemisia capillaries)为研究对象,采用火焰原子吸收光谱法测定植物体内铜、镉和锌等重金属含量,以便确定建立人工生态系统的植物种类.结果表明:4种植物中,小飞蓬对Cu和Zn的吸收效果最好,对Cu的富集系数为1.39,对Zn的富集系数为14.5,Cu和Zn主要储藏在植物的根部和叶片中.萎蒿对Cd的吸收能力强于其他3种植物,茎中Cd含量高于根系和叶片.茵陈蒿对3种重金属的吸收能力均较弱.筛选富集植物对3种金属元素的吸收时,小飞蓬为首选植物,茵陈蒿被排除.     

猪粪中铜、锌与等量水溶性盐对两种叶类蔬菜的植物有效性比较

选取潮棕壤、红壤和灌漠土为试验用土,采用盆栽试验研究了猪粪中重金属Cu、Zn对空心菜和小白菜的植物有效性,并与添加等量Cu、Zn水溶性盐的植物有效性进行了比较。结果表明:当猪粪施用量为50 g·kg~(-1)时,空心菜地上部Cu、Zn含量均低于等量水溶性重金属盐的处理。猪粪中Cu、Zn在潮棕壤、红壤和灌漠土上种植的空心菜的植物有效系数分别为48.95%、89.77%、67.81%和22.40%、10.1%、54.24%,在第二季作物小白菜上的植物有效系数较空心菜均有较大幅度的提高,分别为91.38%、135.97%、128.32%和59.06%、15.23%、99.94%。当猪粪施用量为100 g·kg~(-1)时,三种土壤上空心菜和小白菜地上部Cu含量均高于等量水溶性Cu盐处理。猪粪中Cu的植物有效系数均大于100%,而Zn有效性系数除个别处理外,均低于100%。猪粪中Cu、Zn有效性系数总体呈现随施用量增加、施用时间延长而显著升高的趋势。此外,猪粪中Cu、Zn的植物有效系数在三种供试土壤之间亦有明显差异,猪粪中Cu有效系数为红壤灌漠土潮棕壤,Zn有效系数则为潮棕壤灌漠土红壤。综上,施用猪粪增加了空心菜和小白菜地上部Cu、Zn的含量。     

超声和酸化对猪粪中Cu、Zn去除的影响

为了探讨利用超声和酸化来去除猪粪中的重金属,本文采用含固率为3%的猪粪溶液研究了超声和酸对其中Cu、Zn的去除以及影响因素。结果表明:酸可以去除猪粪中的Cu、Zn,且随着酸溶液加入量和加入无机酸后反应时间的增加,猪粪中Cu、Zn的去除率提升,在猪粪溶液中加入酸调pH达到0.70,反应3 h后猪粪中Cu、Zn的去除率可以达到58.70%、81.85%;超声也可以去除猪粪中的Cu、Zn,随着超声频率和超声时间的增加,猪粪中Cu、Zn的去除率提升,在40 kHz超声90 min,猪粪中Cu、Zn的去除率可分别达到87.43%、76.48%。超声与酸结合作用时,猪粪中Cu、Zn的去除率大于单独用酸或超声时的去除率。     

广西集约化养殖猪饲料Cu和Zn含量及粪便Cu和Zn残留特性研究

[目的]研究广西集约化养殖场猪饲料重金属Cu、Zn含量及其猪粪便Cu、Zn残留特性,为猪粪有机肥的安全合理使用提供理论依据。[方法]采集广西集约化养殖场35个猪饲料和47个猪粪便样品,对其Cu和Zn含量进行了测定。[结果]Cu和Zn含量在猪饲料中分别为159.4和238.2 mg/kg,在猪粪便中分别为828.0和1 330.2 mg/kg。猪粪便与猪饲料中Cu、Zn含量呈极显著正相关。猪粪便中交换态、碳酸盐结合态Cu、Zn所占比例分别为34.3%、18.6%、8.6%和6.5%。[结论]按照我国猪饲养标准和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,猪饲料和猪粪便中Cu、Zn含量严重超标,高Cu、Zn含量的畜禽粪便在土地上利用时可能会带来农产品和土壤污染风险。     

冻融作用对猪粪模拟施肥条件下东北黑土中重金属铜锌活性的影响

随着规模化养殖场的发展和饲料添加剂中Cu和Zn的添加, 畜禽粪便中重金属Cu和Zn含量较高, 通过畜禽粪便施肥可能造成土壤重金属污染。畜禽粪便施肥和冻融作用均可能影响土壤中重金属的活性, 进而改变土壤重金属的环境效应。本文针对东北气候特点, 通过实验室模拟, 研究了猪粪施肥和冻融作用对黑土中重金属Cu和Zn活性(可交换态和碳酸盐结合态)的影响。结果表明:同未施肥的对照比, 猪粪施肥初期, Cu和Zn的可交换态含量均明显增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量则略有下降;同低施肥量比, 高施肥量下, Cu和Zn的可交换态含量略有增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量下降;同施肥初期比(1周), 随施肥时间延长(1个月)土壤中可交换态Cu和Zn含量下降, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量增加;高低不同施肥量相比, 高施肥量下可交换态Cu和Zn含量均高于低施肥量, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量则低于低施肥量;随冻融温度下降, 土壤中可交换态Cu和Zn含量、碳酸盐结合态Cu和Zn含量均显著增加, 且在高施肥量下的含量均大于低施肥量。由此可见, 猪粪施肥和冻融作用对黑土中Cu和Zn活性均有不同程度的影响, 总的看是随施肥量的增加和施肥时间的延长, 黑土中Cu和Zn活性不同程度地下降, 但冻融作用可以使猪粪施肥的黑土中Cu和Zn的活性增加, 且随冻融温度下降Cu和Zn活性增加的幅度增大。     

不同有机物料对灌漠土重金属累积特征及作物效应的影响

【目的】 探讨长期施用有机物料对灌漠土中重金属含量、形态赋存特征及作物重金属含量的影响,为有机物料农业安全利用及土壤有机培肥中重金属累积控制提供理论依据和技术支持。【方法】 利用田间长期定位试验,研究鸡粪、牛粪、猪粪、菌渣、污泥和沼渣对灌漠土几种典型重金属元素含量、赋存形态及小麦植株中重金属含量的影响。【结果】 长期（7年）施用鸡粪、猪粪、污泥的处理显著增加了灌漠土中Cu、Zn含量,增加量为猪粪＞鸡粪＞污泥,其中Cu含量分别增加了62.20%、20.10%和10.26%,Zn含量分别增加了79.98%、39.24%和18.31%,并与施用年限呈显著正相关关系。3种有机物料施用下Cu平均每年累积速率为4.16、1.25和0.97 mg·kg ^-1·a ^-1,Zn平均每年累积速率为11.04、4.86和2.59 mg·kg ^-1·a ^-1。但施用上述3种有机物料对Cd、Cr、Pb和Ni含量没有显著影响。施用牛粪、菌渣和沼渣对灌漠土中重金属含量亦无显著影响。施用鸡粪、猪粪、污泥还显著影响了土壤中Cu、Zn赋存形态,增加了土壤中Cu、Zn各有效赋存形态的含量和占总量的比例,显著提高了灌漠土中Cu、Zn有效态的含量,显著增加了小麦根和秸秆中Cu、Zn的含量,其中猪粪影响最大。【结论】 猪粪、鸡粪、污泥长期施用可导致灌漠土中Cu、Zn快速累积并提高Cu、Zn的生物有效性,其中猪粪的作用尤为明显。在施用有机物料培肥土壤时,要特别关注其中Cu、Zn的含量,以确保土壤健康和可持续利用。     

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.     

长期施用猪粪源有机肥对蔬菜-土壤系统重金属积累的影响

为了解长期施用由集约化养殖场畜禽粪堆制的有机肥对蔬菜地土壤与蔬菜中重金属积累的影响,设计了对照（化肥）、化肥+猪粪堆肥、猪粪堆肥和2 倍猪粪堆肥等4 种施肥方法,进行了为期3 年的田间小区蔬菜试验。结果表明：施用猪粪堆肥可促进蔬菜地土壤养分的提高,减弱土壤酸化。但试验也表明虽然施用的猪粪堆肥符合中国有机肥的行业标准(NY 525—2012),当猪粪堆肥被单独作为肥源用于蔬菜地时,其可显著增加土壤和蔬菜中重金属的积累,重金属含量随猪粪堆肥用量和施用年限的增加而增加。连续施用猪粪堆肥3 年后土壤中Cu、Zn 和Cd 含量分别比试验前提高了31.2%、27.3%和14.0%,蔬菜中Cu、Zn、Pb 和Cd含量也均显著高于对照处理;连续施用2 倍猪粪堆肥3 年后,土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量分别比试验前增加了67.4%、53.0%、13.1%、24.4%、25.9%和13.8%,蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量均显著高于对照处理;但化肥+猪粪堆肥配合施用的蔬菜产品中重金属含量与对照处理无显著差异。研究建议重视化肥与有机肥配施;在蔬菜地中应用富含有Cu和Zn 等重金属的畜禽粪时应严格控制用量,避免长期、连续施用富含有Cu和Zn等重金属的畜禽粪。     

福建省规模化养殖场畜禽粪便中的重金属含量

分析测定了福建省有代表性的规模化养殖场猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和As)的含量.结果表明,Cu、Zn和As的超标主要出现在猪粪中.参照我国农用污泥中污染物控制标准和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,猪粪中Cu、Zn的超标率分别为93.56%、91.94%和98.39%、95.16%;参照农业部有机肥料行业标准,猪粪中As的超标率达38.17%;参照德国腐熟肥堆肥中重金属限量标准和农业部有机肥料行业标准,猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪中Cd的超标率分别为50.00%、42.86%、90.00%、80.00%和11.29%、7.14%、10.00%、10.00%;此外,鸡粪和猪粪还存在不同程度Cr和Pb的超标.     

猪粪重金属对蚯蚓体重及纤维素酶活性的影响

以赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)为研究对象,以自然发酵的猪粪为环境基质,研究了重金属Cu、Cr和Cd对蚯蚓体重和体内纤维素酶活性的影响。结果表明,Cu、Cr和Cd均可导致蚯蚓体重下降,并且随各污染物浓度的增加和暴露时间的延长,蚯蚓体重下降幅度增大,蚯蚓体内纤维素酶活性受到抑制,但不同重金属、同一重金属不同浓度对蚯蚓纤维素酶活力的作用效应不同。可见猪粪重金属污染对蚯蚓具有潜在的危害性,在利用蚯蚓对畜粪进行资源化处理中应引起注意。