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。     

山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究

对山东省21家规模化猪场夏、冬两季共126个猪粪样品及18个配合饲料样品中多种重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的含量进行了检测.结果表明,猪粪中Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb的平均检出值分别为12.3、472.8、1 908.6、36.5、0.9、2.9 mg·kg-1.不同猪群粪便中重金属含量存在一定差异,小猪猪粪中Cu、Zn、Cd含量最高,而Cr、As分别在种猪猪粪及育肥猪猪粪中的含量最高.除Cr外,其他5种重金属在冬季样品中的含量均高于夏季样品.猪配合饲料中As、Cu、Zn的最大检出值分别为34.1、211.9、2 883.1mg·kg-1,超过国家标准规定最高添加量的17～35倍,是猪粪中重金属的主要来源.参考相关腐熟堆肥中重金属的限量标准,所调查的猪粪样品若用于堆肥,将导致堆肥产品重金属含量严重超标.因此,必须严格控制猪配合饲料中重金属的添加,以减少猪粪中的重金属含量,降低使用猪粪作为肥料带来的生态环境危害及农产品安全风险.     

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%。     

猪粪沼渣水热炭中重金属浸出特征研究

水热炭化(HTC)是处理沼渣等高含水率废弃物的有效途径,为明确猪粪沼渣(M-R)经HTC后其中重金属的浸出特征,以190℃和250℃制备的猪粪沼渣水热炭(M-190、M-250)为研究对象,探讨其中Zn、Cu、As、Pb和Cd的总量及其在不同pH条件下的浸出特征。结果表明:M-190、M-250与M-R相比,Zn分别增加4.12%、18.99%,Cu分别增加7.00%、14.00%,As分别增加26.57%、289.70%,但Pb和Cd的总量经HTC后有所降低。猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量显著(P0.001)低于M-R,且M-250显著(P0.001)低于M-190,其中M-250中溶解态Zn、Cu、Pb和Cd的含量较M-190降低了50.99%、95.50%、66.47%、100.00%。pH值为2时,水热炭中重金属浸出量最大,但随着pH的增加浸出量急剧下降,当pH在4~10范围内时,各重金属浸出量维持在相近水平。研究表明,HTC对M-R中的Zn、Cu和As有浓缩作用,适当提高HTC温度可降低猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量。此研究不仅有利于猪粪沼渣水热炭的安全性评价,而且HTC技术为粪污的无害化处理提供有效途径。     

煤矸石中几种重金属元素含量及形态变化

对抚顺西露天矿煤矸石山表层煤矸石进行多点取样,分析测定了矸石山表层煤矸石重金属Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的含量及其形态特征。结果表明,煤矸石中Cd,Ni,Cu元素高出抚顺地区土壤环境背景值,其中Cd,Ni超出土壤环境质量2级标准。煤矸石重金属元素存在形态的分布规律总体与元素含量具有一致的变化规律,元素Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的赋存形态普遍以残渣态、可还原态为主,可氧化态次之,弱酸可提取态比例最低。     

猪饲料中重金属对猪粪有机肥的影响

检测集约化生猪养殖不同阶段饲料和猪粪中砷、汞、铅、镉、铬、铜、锌的含量,结果发现,生猪各生长期饲料和猪粪中砷、汞、铅、镉、铬含量均处于较低水平,对照《GB13078-2017饲料卫生标准》《NY525-2012有机肥料》的要求,饲料及猪粪有机肥中砷、汞、铅、镉、铬均未超标。饲料和猪粪中铜、锌含量均处于较高水平,尤其仔猪断奶后2周使用的饲料中铜、锌含量最高,分别达239.39、468.46mg·kg^-1,对照《中华人民共和国农业部公告第2625号》,均超标。同期猪粪中铜、锌含量也处于较高水平,最高值可达1528.55、20123.62mg·kg^-1,我国尚未出台关于有机肥中铜、锌的限量,该数据可为新标准的制定提供数据支持。     

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。     

猪粪沼液贮存过程中养分变化

为实现沼液养分有效利用与管理,研究了规模化养猪场沼液在不同季节、不同方式贮存条件下,沼液中COD、pH、TN、TP、TK等变化,结果表明:贮存90d后,沼液中TN、TP、TK含量分别减少了67.22％～84.31％、59.70％～93.45％、35.27％～80.25％,COD下降了24.78％～42.96％;贮存期内铵态氮含量持续下降,至60d后基本保持稳定,90d后4个处理铵态氮减少了75.35％～89.71％,硝态氮含量增加了3～6倍.比较不同季节,在贮存期前60d内,夏秋季的COD浓度以及TN、TP、NH4+-N下降幅度高于冬春季,而在贮存60 d后,冬春季贮存沼液中TN、TP、NH4+-N下降幅度显著高于夏秋季;沼液加盖贮存,在前期可减少沼液中TN、TP、NH4+-N量的下降,但贮存90 d时,其贮存方式对TN、TP、NH4+-N量变化的影响已不明显.试验结果为沼液的存放和农田施用提供了重要参数.     

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。     

猪粪尿源沼液中主要养分和重金属分布特性

为了解猪粪尿源沼液的养分及重金属含量特性,通过多点采样、分析测定了沼液中作物生长所需的大量和微量养分含量,以及主要有害重金属元素的含量。结果表明,猪粪尿源沼液含氮1 488～10 109 mg·L-1,平均5 514 mg·L-1,其中主要以铵态氮形式存在,可占总氮的687%～898%;磷1 123～3 318 mg·L-1;钾36～167 mg·L-1;另外,沼液中含有大量的铁（366 mg·L-1）、铜（133 mg·L-1）和锌（180 mg·L-1）等微量营养元素,但同时也含有一定量的砷（905 mg·L-1）、镍（077 mg·L-1）、铅（021 mg·L-1）、镉（0022 mg·L-1）等有害重金属元素;但各采样点之间沼液中各成分的变异较大。沼液普遍呈碱性且含有丰富的有机质。因此,沼液农用时要注意高铵对作物的毒害作用以及长期施用对土壤和作物重金属污染的风险。     

长期施用猪粪稻田的重金属迁移规律与累积风险

在国家大力推进畜禽养殖废弃物资源化利用的背景下,为探究长三角地区“猪-稻”种养结合模式猪粪全量还田潜在的农田土壤重金属累积风险问题,对6类特征重金属在“饲料-粪污-土壤”系统中的迁移规律进行了为期5年的连续跟踪监测。结果显示,As、Cr、Pb、Cu、Zn和Cd等重金属在饲料中均有检出,Cu和Zn含量远高于NY/T 65—2004《猪饲养标准》中的推荐添加量。粪便中各类重金属含量总体呈现“秋冬高、春夏低”的特点,其中,冬季粪便中Cr、Cu、Zn和As的质量浓度最高,分别为115.9、1 150.1、1 630.0、2.62 mg·kg^-1。配套农田耕作层(0～20 cm)土壤中As、Cr、Cd、Cu和Zn的含量表现出明显的累积趋势,其中Cu、Zn的累积效应较明显,平均年累积率分别高达5.13、2.29 mg·kg^-1。各重金属均向深层土壤发生了迁移,Pb、Cu、Zn、Cd总体上呈现出一定的纵向递减的变化规律,但深层土壤中As、Cr的含量有所增加,表现出较为明显的淋溶下移性特点。归趋分析结果显示,稻米中的Cd含量占输入总量的9.11%,远高于其他...     

菌渣猪粪还田下麦稻重金属富集特征及风险评价

设置不施肥(CK)、常规化肥(CF)、菌渣提供25%N(M1)、菌渣提供50%N(M2)、菌渣提供75%N(M3)、猪粪提供25%N(S1)、猪粪提供50%N(S2)和猪粪提供75%N(S3)共8个施肥处理,研究小麦和水稻成熟期作物根、茎叶和籽粒中Cu、Cd、Pb和Zn含量及富集情况,并利用潜在生态风险评价及健康风险评价评估作物器官不同利用时风险状况。结果表明:作物重金属含量的顺序为根茎叶籽粒,重金属元素在各器官中均呈现出ZnCuPbCd,而富集系数表现为CdZnCuPb;替代相同比例N肥时,猪粪还田下作物重金属含量及富集系数均比菌渣高,随着施用有机物料量增加作物重金属含量呈增加趋势,S3处理作物重金属含量及富集系数均为最高;作物器官风险系数顺序为猪粪还田(S1~S3)常规化肥(CF)菌渣还田(M1~M3),菌渣提供25%~50%N的施肥方案带来的重金属风险较小。     

低分子有机酸去除猪粪中铜锌的效率研究

为探究低分子有机酸对猪粪中重金属的去除效果,通过振荡浸提法研究了柠檬酸、酒石酸、草酸和苹果酸在不同浓度、时间、pH值和固液比条件下对猪粪中Cu和Zn的去除效果。结果表明,猪粪中Cu、Zn的去除率均随有机酸浓度的增加呈线性上升趋势。当有机酸浓度为0.20 mol·L-1时,草酸作用下的Cu和Zn去除率分别为42.37%和47.63%,而柠檬酸作用下二者分别为27.19%、77.17%。动力学试验表明,猪粪中Cu、Zn去除率随反应时间的延长呈倒数上升趋势,在240 min时二者均达到较高去除率;Cu、Zn的去除主要在酸性条件下进行,在pH值为2.00时它们的去除率分别高达41.89%和68.14%,而后随pH值增加而迅速降低;固液比为1∶10时二者均可达到较高去除率。此外,猪粪经有机酸浸提后呈酸性,且TP和TK含量显著降低,分别为8.97~10.87 g·kg~(-1)和4.97~6.23 g·kg~(-1),但其TN含量无显著变化,且有机质含量相对略微增加。由此可知,低分子有机酸是一种能有效修复猪粪Cu、Zn污染的潜力材料。     

模拟酸雨对施用猪粪的菜园土壤重金属有效性的影响

采用室内培养方法,研究了酸雨对施用富含重金属的猪粪后菜园土壤重金属有效态含量的影响。结果表明,酸雨可显著降低菜园土壤pH值,但有机肥处理对酸雨有一定的缓冲作用。土壤Cu,Zn,Cd和Pb的有效态含量均随酸雨处理H⁺浓度的提高而有不同程度的增加,有效态As含量则随H⁺浓度的提高而降低,添加猪粪处理（M）与无机重金属处理（HM）的重金属有效态含量没有明显的差异,但含量均高于对照（CK）。可见,除了As外,源于有机肥的重金属与无机重金属的有效性同样受到酸雨的促进作用,具有一定的环境风险。因此,在酸沉降频繁的南方地区,长期大量施用富含重金属的猪粪在改善菜园土壤养分状况的同时也增加了土壤环境和蔬菜的重金属污染的风险。     

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%。     

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。     

模拟酸雨对菜园土壤施用猪粪后重金属释放的影响

    采用平衡培养方法,研究模拟酸雨对菜园土壤施用富含重金属猪粪后重金属释放的影响结果表明,pH 36的模拟酸雨培养10 d可导致菜园土壤明显酸化,土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb等重金属浓度和累积释放量显著高于pH 56的对照溶液,其中Zn和Cd的差异尤为明显,As的情况则相反尽管施用富含重金属的猪粪能缓解土壤的酸化,但菜园土壤培养液中重金属浓度显著高于对照,尤其是Zn和Cd可见,在酸雨沉降频繁的地区大量施用富含重金属的畜禽粪便,将会增加重金属对蔬菜和生态环境污染的风险     

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.