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。     

好氧高温猪粪堆肥重金属(Cr、Cd、Pb)钝化剂及其添加比例研究

采用连续提取法研究猪粪好氧堆肥处理中重金属浓度和形态的变化以及不同添加比例的重金属钝化剂对其浓度和形态的影响。结果表明：经过堆肥处理后,重金属Cr、Cd和Pb的浓度普遍升高;堆肥处理能促进重金属Cr、Cd和Pb的形态向活性降低的方向转化,因此堆肥处理可以降低重金属的生物有效性。在3种重金属钝化剂及不同添加比例处理中,重金属Cd、Pb和Cr的最佳钝化剂及添加比例分别为2．5％沸石、7．5％膨润土和7．5％沸石;其对堆肥可交换态重金属Cd、Pb和Cr的钝化效果分别为87．8％、17．8％和45．2％。     

添加钝化剂对污泥堆肥处理中重金属(Cu,Zn,Mn)形态影响

利用污泥和稻草进行高温堆肥,研究不同钝化剂包括粉煤灰、磷矿粉、沸石和草炭对污泥堆肥中重金属（Ｃｕ,Ｚｎ,Ｍｎ）形态的影响。试验表明：从对交换态重金属的钝化效果来说,草炭、粉煤灰、磷矿粉是３种有效的钝化剂。在实际生产及应用中,考虑到作为钝化剂原料的来源、价格及处理费用等问题,选择粉煤灰、磷矿粉作为钝化剂是切实可行的。粉煤灰和磷矿粉的合适的加入比例分别是２５％和２０％。     

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。     

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。     

不同钝化剂对鸡粪有机肥还田重金属 （Cd、Cr、Pb）的钝化作用

以烤烟为供试植物,采用土培盆栽试验方法,利用连续提取法研究了不同混合钝化剂对发酵鸡粪生物有机肥还田重金属Cr、Cd、Pb的钝化作用.结果表明:(1)向土壤中施加钝化剂会使土壤pH升高,但不会影响烤烟植株的正常生长;(2)施加不同混合钝化剂的土壤重金属(Cd、Cr、Pb)交换形态分配率与植株中重金属含量变化基本一致,无显著差异;(3)不同钝化剂对不同重金属钝化效果不同,粉煤灰+膨润土组合是重金属(Cd、Cr、Pb)钝化最理想的钝化剂,与对照处理相比交换态+碳酸盐结合态分配率降幅分别达27.79％、14.91％和12.45％,粉煤灰+草炭和海泡石+钾长石组合钝化效果次之,而沸石+膨润土、沸石+草炭和粉煤灰+沸石组合钝化效果最差.     

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%。     

不同钝化剂与蚯蚓联合处理对猪粪堆肥中铜锌的钝化效果

研究赤子爱胜蚓与不同钝化剂联合对猪粪堆肥过程中重金属铜(Cu)和锌(Zn)形态转化及其生物可利用性的影响。结果表明:生物炭对生物可利用态Cu的钝化效果最佳,试验后可利用态Cu的分配率减少42.34%;酵素对可利用态Zn的钝化效果最佳,试验后可利用态Zn分配率减少3.77%。堆肥处理后Cu的形态分配特征表现为可氧化态Cu残渣态Cu可还原态Cu可交换态Cu,其中可氧化态Cu含量占主导地位,其分配率占50%以上;而Zn的形态分配特征则表现为可交换态Zn可还原态Zn可氧化态Zn残渣态Zn,堆肥处理后还原态Zn和可交换态Zn仍占主导,两者分配率之和超过80%。在堆肥产物中Cu主要以不可利用态存在,而Zn主要以可利用态存在,因此更应重视堆肥产物中Zn所带来的环境污染风险。     

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。     

畜禽粪便中重金属含量、形态及转化的研究进展

随着集约化、规模化养殖业的发展,畜禽粪便中重金属引发的环境污染问题日益严重。文章综述了畜禽粪便中重金属的来源、含量、形态及转化的研究进展,指出堆肥是当前畜禽粪便中重金属污染控制的有效手段,在堆肥过程中添加沸石、膨润土和风化煤等钝化剂,能够有效降低畜禽粪便中某些重金属元素的生物有效性,减少其对土壤环境和农产品污染的风险;在保持有效养分的条件下,研究不同钝化剂对畜禽粪便堆肥过程中重金属形态转化的影响以及不同处理对畜禽粪便中重金属生物有效性的影响,将是今后研究的重点。     

钝化剂对重金属的吸附及其吸附机理的研究

试验探讨了静态条件下沸石和草炭对重金属离子的吸附特性和吸附热力学性质。结果表明,重金属钝化剂沸石和草炭中加入重金属溶液(Cu2+、Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+)的浓度越大,钝化剂对重金属离子的吸附量越多;不同钝化剂对重金属离子的吸附能力略有不同,草炭>沸石;草炭对重金属的吸附亲和力顺序为Zn2+>Mn2+>Cu2+>Cd2+>Pb2+;沸石的为Zn2+>Cu2+>Mn2+>Cd2+>Pb2+;两种钝化剂对重金属的吸附等温线与Freundlich和Temkin方程均有较好的拟合性,Langmuir方程不适宜描述两种钝化剂对重金属的等温吸附过程,其等温线符合Freundlich吸附等温模型。     

稳定化处理对底泥利用后土壤重金属形态及蔬菜重金属含量的影响

采用小区试验,研究了石灰+钙镁磷肥、海泡石+磷酸二氢钙以及钙镁磷肥3种不同稳定剂对底泥利用带来的重金属污染农田土壤的稳定化效果,以及对空心菜、苦瓜、柿子椒和长豆角4种蔬菜吸收重金属的影响。结果表明,3种稳定剂均能有效降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性,减少蔬菜对重金属的吸收。处理后土壤中的Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的弱酸提取态含量均显著降低,最大减少率分别为40.95%、83.87%、67.22%、65.32%和71.61%,Cd稳定化效果最好的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),而综合所有元素稳定化效果最优的处理是MP(钙镁磷肥)。处理组蔬菜可食部分中重金属含量均低于《食品中污染物限量》的相关限值,重金属含量的最大减少率分别为85.69%(Cd)、100.00%(Pb)、77.91%(Cu)、64.97%(Ni)、70.93%(Zn),空心菜重金属含量减少最大的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),3种处理之间对减少苦瓜、柿子椒和长豆角重金属吸收的差异不显著。空心菜对重金属的平均富集系数大于苦瓜、柿子椒和长豆角。总体来讲,稳定剂可以有效修复底泥利用带来的土壤重金属轻度污染,确保种植蔬菜的食品安全性。重金属轻微污染或稳定化处理后的农田可以根据重金属种类、含量和有效性,种植不同富集能力的蔬菜,以保证其食品安全性。     

钝化剂种类和粒径对复合污染土壤镉铅有效态的影响

为探讨钝化剂种类和粒径对重金属污染土壤的钝化效果,采用室内培养的方法,通过添加三个粒径（60~100、100~200、>200目）下的四种不同钝化剂（自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土、磷矿粉）,研究钝化剂种类和粒径对重金属复合污染土壤中有效态Cd、Pb的影响。钝化60 d之后的结果表明,自制无机型钝化剂、生物质炭+熟石灰和磷矿粉均在>200目粒径下对土壤有效态Cd的钝化效果最好,较对照分别减少了9.54%、13.93%和11.08%;其中,硅藻土在100~200目的粒径下效果最佳,有效态Cd含量与对照相比降低了22.35%。自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土和磷矿粉对土壤有效态Pb的钝化效果都在>200目的粒径下最好,有效态Pb含量与对照相比分别减少了17.81%、18.70%、11.54%和22.19%,其中磷矿粉的钝化效果最佳。研究表明,自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭和磷矿粉都是粒径越小钝化土壤重金属Cd、Pb效果越好,可能是由于较小粒径更有利于Cd和Pb由活性态向非活性态转化,硅藻土对Cd、Pb的钝化效果在三个粒径处理间差异不显著。     

堆肥工艺钝化粪肥中重金属及其形态变化的研究进展

随着我国规模化养殖业迅猛发展,集约化养殖场产生的粪肥对农田土壤造成了巨大的环境压力,其中,饲料中的重金属元素是环境压力的重要来源之一。堆肥钝化粪便中的重金属是有效的处理措施,通过在堆肥中添加无机、有机和生物钝化剂可以固定重金属并降低其生物有效性。目前研究涉及的钝化材料及其钝化机理有待深入探究,而堆肥施用于土壤后重金属的迁移转化过程及其与土壤的交互影响仍不十分明晰。本文通过分析重金属在粪肥中赋存状态、堆肥过程中的形态转变和钝化剂的钝化机制,探讨了粪肥钝化重金属在土壤中的转化机制。     

镉钝化剂筛选及其对中微量元素有效性的影响

为明确不同钝化剂对重金属Cd的钝化率及其对中微量元素有效性的影响,筛选对Cd具有较高钝化率且对中微量元素具有较低活性影响的钝化剂,以重庆市典型农田土壤紫色土为供试土壤,采用室内培养实验,同步比较文献报道的18种常见钝化剂对Cd的钝化率,进而分析其中的高效率钝化剂不同剂量水平对Fe、Mn、Cu、Zn有效性的影响。结果表明,供试钝化剂按照其文献推荐用量,对本底土壤中Cd钝化率高低顺序依次为:生物质炭、氧化钙、氢氧化钙、蚕沙、腐植酸、沸石,其钝化率>47%;在高Cd污染土壤中依次为:氧化钙、蚕沙、生物质炭、氢氧化钙、腐植酸、沸石,其钝化率>72%。多数无机钝化剂在钝化Cd的同时降低了中微量元素有效性,而腐植酸、蚕沙可实现钝化Cd的同时维持或提高Fe、Mn、Cu、Zn的有效性。综合钝化剂的钝化率及其对中微量元素有效性的影响,几种钝化剂推荐施加量分别为:沸石3.2%,腐植酸1.5%,生物质炭2%,氧化钙0.4%,氢氧化钙4%,蚕沙4%。实际应用时应综合考虑土壤的基本性质、中微量元素有效态含量,适当补充中微量元素或配合其他钝化剂施用。     

不同钝化剂对重金属在土壤-油菜中迁移的影响

为比较不同钝化材料对污染土壤-油菜中重金属迁移的影响，通过大田试验，添加海泡石、鸡粪、秸秆腐殖质、生石灰、磷矿粉、磷酸二铵对矿区重金属复合污染耕地进行单一和混合处理，栽种油菜，分析不同处理方式对重金属生物迁移和积累的影响。结果表明，单一处理中，海泡石均有效降低了土壤中5种重金属的有效态含量，鸡粪有效降低了土壤中As、Pb、Cd和Zn 4种重金属的有效态含量。海泡石+鸡粪处理组土壤中Pb、As、Cd、Zn和Cu的有效态含量分别是空白对照组的56.99%、40.84%、43.06%、78.33%和52.23%。油菜根中As的平均含量分别约是茎、果壳和种子的2.13、3.33倍和12.45倍，海泡石+鸡粪处理对降低种子中As的含量效果最佳，约是空白对照组的57.07%，其次是海泡石+腐殖质处理组。海泡石+鸡粪处理组油菜种子中Pb的含量最低，为空白组的13.26%。海泡石+鸡粪处理组种子中Cd的含量仅为对照组的44.02%。除了腐殖质，其他处理方式均有效减少了油菜各器官中Zn的含量。所有处理方式均显著降低了油菜各器官中Cu的含量（P<0.05）。油菜根和种子中As的含量与土壤中As的有效态含量呈显著正相关关系（P<0.05）；土壤Cd的有效态含量极显著影响了茎中Cd的含量（P<0.01），果壳与根中Cd的含量为极显著相关关系（P<0.01）。土壤中Pb、Zn和Cu的有效态含量对油菜各器官中的相应重金属含量未造成显著影响。土壤添加改良材料处理对于限制油菜吸收、转移和积累Zn、Cu效果最显著，As最差。海泡石与其他材料混合处理的钝化效果总体优于单一材料，海泡石和鸡粪混合钝化重金属活性效果最佳。     

铁锰双金属材料对As和重金属复合污染土壤钝化修复及其生态效应的影响

通过室内模拟培养实验,研究了铁锰双金属材料(FMBO)对3种As和重金属复合污染土壤钝化修复及其生态效应的影响。结果表明,在0%~5%范围内,随着FMBO添加量的增加,污染土壤中As和重金属的有效态含量逐渐降低,相比于对照,在5%添加量条件下,As、Pb、Cd、Zn和Cu的有效态浓度分别下降了93.7%~100%、30.8%~57.8%、81.3%~95.0%、66.7%~95.3%、55.8%~100%。由种子发芽实验结果可知,当FMBO添加量≤2.5%时,FMBO能够对污染土壤中植物的生长发育起到减毒作用;在添加量为2.5%时,污染土壤浸出液培养的小麦种子生长情况最优,种子发芽率、根长和株高能分别达到86%~92%、7.25~9.09 cm和8.62~9.91cm;而当FMBO添加量达到5%时,其对种子的萌发及生长产生抑制作用。由土壤微生物多样性分析结果可知,FMBO材料会使土壤微生物的香农-威纳多样性指数降低,群落组成发生变化。因此,在重金属污染土壤钝化修复前,需要从钝化效果和生态效应影响两方面进行考虑,确定修复材料的最佳添加量。     

三种黏土矿物对蚕豆生长和重金属含量的影响

以云南会泽铅锌矿周边污染农田土壤为供试土壤,施加沸石、钠基膨润土、硅藻土3种黏土矿物,开展室内种植蚕豆的盆栽试验,研究黏土矿物对蚕豆光合生理、生物量、矿质营养、重金属含量和累积量的影响。结果表明:3种黏土矿物显著增强蚕豆叶片的光合作用,增加植株的生物量,其中钠基膨润土处理的增幅最大,为21.7%。黏土矿物降低土壤速效氮、磷、钾的含量,降幅为12%～48%,改变蚕豆植株氮、磷、钾的含量,其中,硅藻土显著增加蚕豆植株磷、钾和根系氮的含量,增幅为23%～83%,钠基膨润土降低蚕豆地上部氮、磷、钾的含量。3种黏土矿物均显著降低土壤有效态铅和铜的含量,降幅为14%～28%,减少蚕豆植株的锌含量、根系铅和铜的含量;沸石还显著降低土壤有效态镉、蚕豆植株镉和地上部铅的含量。相关分析发现,土壤有效态镉与蚕豆地上部镉、有效态铜与根系铜、有效态锌与植株锌的含量呈极显著或显著正相关。研究表明黏土矿物能降低污染土壤重金属的生物有效性,减少蚕豆植株的重金属含量,改善光合作用和提高生物量。