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。     

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。     

高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用

 【目的】规模化养殖畜禽粪中含有多种抗生素药残和重金属元素，其对畜禽粪在农业中利用的影响已引起广泛的重视。通过试验研究探索对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的技术途径。【方法】利用高温堆肥方法，比较不同堆肥处理对畜禽粪中四环素类抗生素TTC（四环素）、OTC（土霉素）和CTC（金霉素）的降解特点以及对重金属Cu、Zn、Cr、As元素水溶态的影响。【结果】不同堆肥处理的TTC、OTC、CTC均以P+S处理、C+S处理去除效果最好；添加专门选择的BM菌剂可以促进四环素类抗生素的降解，添加BM菌剂处理对TTC、OTC、CTC的降解去除效果好于P+S＋TCs处理和C+S＋TCs处理。所有处理对OTC降解去除效果较差，C+S＋OTC处理去除率最低为40.23%。所有堆肥处理降解去除率由大到小的顺序均为：TTC＞CTC＞OTC。添加风化煤堆肥处理对水溶态Cu、Zn、Cr、As的钝化效果显著地好于P+S和C+S处理。猪粪堆肥添加风化煤钝化剂处理的Cu、Zn、Cr、As元素水溶态含量,堆肥后比堆肥前分别减少了6.17%、6.40%、4.17%和1.83%。鸡粪堆肥添加风化煤钝化剂的处理，堆肥后比堆肥前分别减少了7.07%、5.69%、5.50%和2.07%。【结论】在不同堆制条件下，高温堆肥对四环素类抗生素具有不同程度的降解效果，外源添加有益降解菌剂有助于抗生素药物残留的去除；高温堆肥也可以降低重金属生物有效性，风化煤对畜禽粪堆肥中的水溶态重金属元素具有钝化作用。     

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。     

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．     

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%。     

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度显著高于同时期的其他各处理。研究表明,膨润土和腐植酸与猪粪共堆肥更有利于堆肥腐熟和重金属钝化,混合添加7.5%膨润土和2.5%腐植酸为最佳推荐比例。     

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％。     

不同C/N下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥试验,研究添加鸡粪对小麦秸秆高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求鸡粪与小麦秸秆高温堆肥的最佳配比,为农作物秸秆快速资源化利用提供科学依据和技术指导.结果表明,鸡粪与小麦秸秆在C/N=25时堆体达到的温度最高,为62℃,达到最高温度所需的时间最短,为2d.堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,都是先上升后下降的过程.堆肥结束时A2处理C/N=14.4,NH+4-N含量比最高时降低了76.2%,腐殖质比初始增加了50.2%,胡敏酸相对于最低点升高了160%,富里酸与堆肥前相比降低57.1%.堆肥结束时,全氮含量除Al处理有所降低外,其余处理均有所增加.各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加.综合判断,鸡粪与小麦秸秆C/N=25进行堆肥较为适宜.     

有机废弃物堆肥过程重金属钝化研究进展

随着规模化养殖业的迅速发展,由于各种含重金属元素的饲料添加剂的使用,导致大量的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属随畜禽粪便排放到环境中。堆肥是畜禽粪便等废弃物资源化利用的主要方式之一,研究表明,随着堆肥腐殖化进程,畜禽粪便中重金属可被钝化,生物有效性降低。基于堆肥过程中重金属含量及其形态变化、重金属钝化机理以及添加不同种类钝化剂对重金属钝化效果影响等方面,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点。堆肥过程中重金属浓度普遍升高,而重金属经过物理吸附、络合钝化、微生物强化等钝化机制,逐步从不稳定态向稳定态转化,但堆肥过程中钝化机理尚不完全清楚,今后应进一步加强钝化材料对畜禽粪便堆肥过程中重金属的钝化机理研究,并开展复合型高效重金属钝化剂的研发。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响

在猪粪好氧堆肥过程中添加污泥生物炭或猪粪生物炭,研究生物炭对堆肥温度、pH、电导率(EC)、营养成分和重金属的影响。结果表明,添加污泥生物炭组的堆体温度在第10 d达到50℃,快于对照组的12 d,但由于高温期停留时间较短,未达到粪便无害化卫生要求(GB 7959—2012);添加猪粪生物炭组的堆体温度在第4 d达到50℃,最高温度达到66.2℃,高于对照组的63.4℃,且能够满足GB 7959—2012。污泥生物炭和猪粪生物炭的加入可以降低堆体可溶性盐的浓度;添加猪粪生物炭可以降低堆体铵态氮的损失,促进速效钾的增加,而污泥生物炭则呈现相反的作用。堆肥后与对照组相比,添加污泥生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别从93.82%和36.78%增至94.44%和41.94%,添加猪粪生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别增至94.27%和60.26%,这说明添加污泥生物炭和猪粪生物炭有利于堆肥产物Cr和Cu的固化。此外,猪粪生物炭的加入还可以降低产物的潜在风险指数。综合分析,与添加污泥生物炭相比,添加猪粪生物炭的堆肥效果更好,可以作为一种良好的堆肥添加剂。     

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。     

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%。     

不同钝化剂对畜禽粪便有机肥重金属铜锌的钝化作用

以辣椒为供试植物,采用盆栽试验方法,研究生物炭、化学吸附剂和微生物菌剂3种重金属钝化剂对猪粪有机肥中Cu、Zn的钝化效果。结果表明,向有机肥中投加这3种钝化剂会促进辣椒生长,提高辣椒产量;投加不同量不同种类的钝化剂对Cu和Zn表现出不同的钝化效果。除化学吸附剂外,生物炭和微生物菌剂均可不同程度地降低辣椒茎叶中Cu含量,同时这3种钝化剂均可以降低辣椒果实中Cu和Zn的累积量。生物炭处理组S4(投加量1.25%)、化学吸附剂处理组H4(投加量1.25%)、微生物菌剂处理组W2(投加量1.00%)辣椒果实中Cu和Zn含量最低,与对照组相比,Cu含量分别降低了25.91%、17.39%和20.59%,Zn含量分别降低了30.72%、15.96%和28.99%,表现出较好的钝化效果。     

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。     

鸡粪堆肥周期中养分指标和腐熟程度变化研究

为了提高及改善农业废弃物中禽畜粪便和农作物秸秆的资源利用率,采用肉鸡鸡粪和玉米秸秆为原料,同时添加不同发酵剂进行高温好氧堆肥试验.应用物理和化学分析法研究鸡粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH、C/N,NPK含量、重金属含量等理化指标的变化,以研究在玉米秸秆添加量一定的情况下,发酵剂的有无及不同发酵剂以及翻抛和通气对堆肥腐熟度变化的影响.结果表明,初始堆积物鸡粪与秸秆的C/N达到堆肥发酵最适的C/N后,升温很快,温度最高为60℃,其pH在7.2～8.5,整体上偏弱碱性,呈先下降后上升趋势.发酵剂对堆肥温度变化无明显影响,但添加发酵剂的处理除臭效果显著.鸡粪堆肥原料和工艺复杂,其腐熟度需多种指标参数进行综合判断.     

重金属锌对猪粪堆肥过程中氧化还原类酶活性的影响

以猪粪和秸秆为主要试验材料,添加不同浓度重金属Zn,采取发酵罐处理方法,在好氧高温条件下研究了重金属Zn对猪粪堆肥过程中多酚氧化酶、脱氢酶活性的变化,以及堆腐过程堆体温度、堆料pH值、胡敏酸E4/E6值的变化.结果表明:(1)低量重金属Zn处理(L)较不添加重金属Zn(CK)和添加高鼍重金属Zn(H)堆料升温快、温度高、高温持续时间长.(2)重金属Zn的加入对堆料的pH值影响不大,不是影响堆肥进程的直接原因.(3)H处理在整个堆肥过程中E4/E6值均高于L和CK,表明高浓度Zn处理抑制腐殖质的缩合和芳构化.(4)L处理的多酚氧化酶活性大多数时间高于H处理的活性,说明低量重金属Zn更好地促进了木质素的降解及其产物的转化.(5)从整个堆肥过程来看,3个不同处理的脱氢酶活性表现出一定的不稳定性,可能是重金属对脱氢酶活性有抑制作用的同时发生"抗性酶活性"现象.     

不同碳氮比条件对鸡粪和稻壳高温堆肥腐熟度的影响

不同C/N比条件是鸡粪和稻壳高温堆肥腐熟度过程的关键因素。试验通过控制鸡粪和稻壳的添加量调节堆体初始C/N(20、25、30 3个处理),研究不同碳氮比对堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N、腐殖酸等理化指标的影响，探索鸡粪和稻壳高温堆肥的最适C/N。研究结果表明，在堆肥过程中，各处理的C/N呈下降趋势，堆肥结束后3个处理最终C/N分别为14、17和18,除初始C/N为20的A1处理略低于标准，其余两处理均达到腐熟度标准。各处理的pH值先降低后快速升高最后又降低，堆肥结束后pH值分别为8.36、8.4和8.28,均满足堆肥产品标准。3个处理的GI值分别为52%、95.1%和76.6%,只有C/N为25的A2达到完全腐熟标准，而且A2处理的堆体腐殖酸含量也较高，因此建议鸡粪稻壳初始C/N比为25。     

不同钝化剂对猪粪中重金属Cu Zn Mn钝化效果的研究

为降低猪粪中重金属的生物可利用性,探讨了硫化钠、凹凸棒土、粉煤灰、熟石灰4种钝化剂对猪粪中重金属钝化效果的影响。钝化28 d的实验结果表明,在4种钝化剂投加量分别为1%、10%、10%、10%的情况下:硫化钠对猪粪中Cu的钝化率可达86.84%,对Zn的钝化率为65.64%;凹凸棒土对Cu的钝化率为87.86%,对Zn的钝化率为32.82%;粉煤灰对Cu的钝化率为74.70%,但对猪粪中的Zn是活化作用;熟石灰对Zn的钝化率为26.59%,但对猪粪中的Cu是活化作用。在这4种钝化剂中,硫化钠、凹凸棒土和粉煤灰对猪粪中Mn起到一定的钝化作用,熟石灰则是活化猪粪中的Mn。综上所述,硫化钠和凹凸棒土作为钝化猪粪中重金属的添加剂,可以有效降低猪粪中重金属的生物可利用性。