不同钝化剂对猪粪堆肥中重金属形态转化的影响

采用三级四步连续提取法(BCR)研究了磷矿粉、硅藻土和膨润土3种重金属钝化剂对猪粪堆肥过程中重金属As、Pb、Cd含量和形态的影响.结果表明:(1)堆肥处理后,重金属总量会表现出“相对浓缩效应”,使其浓度升高.(2)堆肥处理能促进重金属As、Pb、Cd的形态向活性降低的方向转化,从而降低其生物有效性.(3)不同钝化剂对不同重金属钝化效果不同,膨润土和磷矿粉对交换态铅的钝化效果较好;膨润土对交换态砷的钝化效果较好;硅藻土对交换态镉的钝化效果较好.因此,磷矿粉、硅藻土和膨润土处理有利于降低猪粪堆肥施用中的重金属污染风险.     

生物炭和腐植酸类对猪粪堆肥重金属的钝化效果

为深入了解农业固体废弃物资源化、无害化利用的发展前景,探讨不同钝化材料对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响规律,该文利用猪粪和秸秆进行高温好氧堆肥,研究生物炭(木屑炭、玉米秸秆炭、花生壳炭)和腐植酸(福建(fujian,FJ)生物腐植酸、嘉博文(jiabowen,JBW)生物腐植酸、草炭)等不同钝化材料对猪粪堆肥发酵效果及重金属Cu、Pb、Zn、Cd形态的影响。试验结果表明:添加花生壳炭、玉米秸秆炭、JBW腐植酸以及木屑炭分别对重金属Cu、Pb、Zn和Cd表现为相对较好的钝化能力。添加花生壳炭(F3)对重金属Cu的钝化效果为65.79%;添加玉米秸秆炭处理(F2)对重金属Pb的钝化效果为57.2%;添加JBW生物腐植酸处理(F5)对重金属Zn的钝化效果为64.94%;添加木屑炭处理(F1)对Cd的钝化效果为94.67%;并且,针对不同重金属的钝化效果,此4个处理均明显高于不添加钝化材料的对照处理(P0.05)。添加花生壳炭虽然对重金属Cu具有较好的钝化效果,但其堆肥物料的最高发酵温度仅为45.14°C、pH值为5.41、电导率为9.48 mS/cm、种子发芽率指数为0.47%,无法达到堆肥无害化标准。基于以上试验结果,综合考虑堆肥发酵效果及重金属钝化效果认为,木屑炭、JBW生物腐植酸是2种较理想的钝化材料,该研究结果为畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化技术研发、生物炭和腐植酸改良土壤结构的特性推广及有机肥规模化应用提供参考。     

贝壳类废弃物用于钝化土壤重金属的研究进展

本文综述了贝壳类废弃物钝化农田土壤中重金属的应用,介绍了其钝化重金属的机理、效果以及提升材料性能的加工处理方式。贝壳类废弃物修复重金属污染农田土壤的机理主要包括石灰效应、沉淀效应和吸附效应,但微观固化的分子机制尚不清楚。采用物理(如粉碎、球磨)和化学(如煅烧、溶剂反应)法的处理工艺可以大幅提高贝壳的吸附能力及中和土壤酸性的能力。另外,贝壳废弃物与高效、专性、安全的重金属钝化材料进行复配,可提高钝化材料的长期稳定性,实现农产品安全生产。未来的研究应更多地关注贝壳材料钝化重金属的稳定性及经济性。     

粪肥堆腐过程中尿囊素的变化及其影响因素

通过室内模拟和室外堆腐试验,研究了奶牛粪和鸡粪腐熟过程中尿囊素含量的变化规律,分析了高浓度尿素对奶牛粪中尿囊素形成和降解的影响。结果表明,奶牛粪肥的三种不同堆腐方式,因温度及通气状况不同,腐熟速度各异;粪肥腐熟过程中尿囊素的变化均呈抛物线型,但变化速度和幅度不同。粪肥的腐熟速度和粪肥种类影响堆腐过程中尿囊素的含量,粪肥腐熟速度越快,尿囊素含量变化越大;奶牛粪和鸡粪的尿囊素差异明显,堆腐过程中鸡粪的尿囊素含量始终高于奶牛粪。在嫌气条件下,给奶牛粪肥中加入高浓度尿素,能使粪肥中尿囊素含量显著提高,也可抑制和延缓尿囊素的降解。     

农田土壤重金属污染化学钝化修复研究进展

土壤重金属化学钝化修复是指向污染土壤中添加钝化剂,使重金属由活性向稳定化形态转化,以降低重金属的迁移和生物可利用性,从而修复重金属污染土壤的方法。本文综述了近些年国内外各类钝化材料修复重金属污染土壤的作用效果和机理、实例等方面的研究进展,并讨论了原位修复土壤重金属中亟待解决的问题,旨在为农田土壤重金属污染的化学钝化剂筛选与应用提供参考依据。     

重金属污染农田原位钝化修复材料研究进展

重金属原位钝化是一种农田土壤污染修复技术,钝化材料能有效降低重金属迁移性及生物有效性。本文综述了用于原位钝化修复的钝化材料及其钝化机理,探讨了钝化材料对重金属污染农田钝化效果的影响因素。并对钝化产品的市场研发及农田修复后需要解决的问题进行了分析和展望,以期为原位钝化修复技术和钝化材料的研发提供理论基础和研究方向。     

规模猪场污水多级处理系统中重金属总量及其形态变化特征

为探明畜禽养殖场污水处理过程中重金属总量及其形态变化特征,以苏南地区一规模猪场的污水处理工程为研究对象,系统分析了夏、冬两季各处理环节(厌氧消化、多级沉淀、水生植物处理)出水中Cu,Zn,As,Pb,Cr浓度变化。结果表明:夏季污水中Cu,Zn,As,Pb,Cr总体积浓度分别为4 024.9,6 656.0,22.9,193.8,319.6μg/L,冬季分别为6 490.3,1 1687.9,89.3,152.0,351.7μg/L。除夏季总As外,其他均高于国家农田灌溉水质标准。经多级沉淀和水生植物处理后,出水中各重金属总量显著降低(P0.05),均符合国家农田灌溉水质标准。夏季Cu,Zn,As,Pb,Cr的去除率分别达99.5%,99.2%,62.2%,88.7%,91.6%,冬季分别达99.8%,99.0%,91.0%,90.1%,87.9%。溶解态重金属含量变化复杂,总体上看,多级沉淀联合水生植物处理对污水中溶解态重金属有降低的作用,但夏季效果低于冬季。除夏季总As外,污水中其他重金属总量及其溶解态含量变化与p H值呈负相关,所有重金属总量与溶解态含量均与EC呈正相关。采用厌氧消化-多级沉淀-水生植物联合处理技术可有效降低猪场污水中重金属总量及其溶解态含量,提高养殖污水农田利用的安全性。     

玉米根际土壤中不同重金属的形态变化

采用根垫法研究了不同生长时期的玉米根际土壤中铜、镉、铅、锌和铬的形态变化。结果表明 ,玉米生长 1 0 0d内不同重金属的形态变化有显著差别。交换态铜 ,碳酸盐态铜和锌 ,铁锰态铜、铅和铬 ,有机态铜、铅和铬都有明显变化。在 1 0 0d生长期间 ,不同重金属在根际土壤中的相对变化有较大幅度的波动。植物吸收主要影响根际土壤交换态铜和碳酸盐态铜和锌的变化 ,对镉和铅形态变化影响不大。     

粪肥堆腐过程中有机酸的变化

通过模拟试验研究了鸡粪和奶牛粪肥堆腐过程中有机酸的种类、含量和变化规律。结果表明 ,鸡粪腐熟过程中会形成和累积大量的有机酸 ,在堆腐的第 5周 ,最高含量可达 88.2cmol/kg ,DW ;不挥发性有机酸在堆腐的第 3周和第 5周分别达到两个高峰 ,挥发性有机酸在第 6周和第 9周分别达到高峰 ,到第 9周后 ,鸡粪中的有机酸大大降低。鸡粪中除了存在大量的芳香酸如苯二酸及其衍生物外 ,在堆腐的过程中还有大量的丁二酸及其衍生物等多元脂肪酸生成。奶牛粪肥的有机酸以不挥发性有机酸为主 ,总酸量最高可达 29.38cmol/kg ,DW ;奶牛粪肥中的不挥发有机酸主要是苯二羧酸的衍生物和长链脂肪酸。堆腐过程中有机酸的种类和数量变化较大。堆腐的第 6周 ,产生了多种激素类物质     

土体中外源重金属形态转化驱动因子研究进展

外源重金属进入土体会发生一系列复杂的变化,土体环境对重金属元素的赋存形态产生直接影响。总结土体pH、重金属进入土体时间长短、氧化还原电位、含水量条件及其他因素对重金属形态、生物毒性和植物可利用性的影响研究进展。     

重金属污染农田土壤化学钝化修复的稳定性研究进展

化学钝化修复是一种应用广泛的重金属污染农田土壤修复方法,但钝化修复只是暂时降低了土壤中重金属的移动性和生物有效性,随着时间的推移被固定的重金属有可能重新释放到土壤中,因此钝化修复重金属污染土壤的稳定性是重金属污染土壤原位钝化修复成功的关键。本文探讨了钝化修复剂的种类、修复机制、修复稳定性的影响因素以及修复稳定性的研究方法,深入分析了钝化修复稳定性的研究现状和存在问题,并提出今后应加强钝化修复稳定性机制和修复稳定性预测模型的研究,建立和完善科学的钝化修复稳定性的研究方法。     

添加剂对好氧堆肥过程氮素固持和重金属钝化过程的影响

为提升堆肥品质及安全性,采用不同添加剂以促进氮素固持及重金属钝化效果.选择以鸡粪为主原料,采用发酵桶好氧堆肥的形式,探究4种添加剂[生物炭(BC)、聚天冬氨酸(PA)、土壤改良液(TG)、水果垃圾发酵液(FW)]对堆肥过程中氮素、重金属含量和形态变化的影响.结果表明,好氧堆肥方式不同程度促进了堆体氮素和Cu、Zn、Cr...     

猪粪中重金属元素含量及其变化特征分析

为研究猪粪中重金属含量及其变化特征,以天津市某猪场为例,连续4年开展猪粪中7种主要重金属的定位监测,分析猪粪中重金属元素含量及其季节性和周年性变化规律。结果表明:猪粪中重金属种类以锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)为主,平均含量分别为(1 192.37±153.33)、(188.67±40.53)mg·kg~(-1)和(83.76±58.79)mg·kg~(-1),铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)和汞(Hg)含量相对较低,平均含量分别为(4.51±2.57)、(0.98±0.75)、(0.22±0.04)mg·kg~(-1)和(0.021±0.004)mg·kg~(-1)。猪粪中主要重金属含量在不同年份、不同季节均表现出一定的差异性:Zn含量的年度差异在秋季最小、冬季最大;Cu含量年度差异在春季最小、夏季最大;Cr含量年度差异在秋季最小、夏季最大;Pb含量年度差异在冬季最小、夏季最大;Cd含量年度差异在夏季最小、秋季最大;不同季节As和Hg含量的年度差异均表现明显,且在冬季差异最大。研究表明,猪粪中重金属含量受季节、生长阶段、饲料配比以及防病抗病等因素的影响,应从源头严格控制饲料添加剂的用量,确保猪粪的高效资源化利用和粪肥的农田安全利用。     

堆肥用微生物及其效果研究进展

通过查阅国内外有关堆肥常用微生物及其效果的文献资料,初步总结了不同原料堆肥常用的微生物菌剂以及作用效果,发现目前秸秆堆肥中常用的添加菌剂有纤维素分解菌、白腐菌以及链霉菌等;粪便堆肥中主要添加芽孢杆菌、假单胞菌、霉菌等;动物尸体堆肥中主要添加芽孢杆菌;城市生活垃圾以及其他原料的堆肥中由于原料种类复杂,所用的菌剂也比较复杂,如纤维素分解菌、芽孢杆菌、霉菌、固氮菌等;也有大量的研究采用商业复合菌剂运用于堆肥中,如群林发酵剂(主要由功能菌、丝状真菌、营养体复合而成)、RW酵素剂(主要由真菌、细菌、丝状菌、酵母菌等多种菌株及相关酶复配而成)、VT菌剂系列(富含纤维素分解菌、固氮菌等)等。添加微生物菌剂对提升堆肥质量的效果明显:能有效促进有机物的降解进而促进堆体升温,延长堆肥高温时间,减少堆肥所用时间,促进腐殖质形成;能减少堆肥植物毒性,提高堆肥种子发芽率;能改善堆体的微生物结构及多样性;施肥后,对土壤质量改良效果明显等。     

微生物和生物炭联用对猪粪堆肥后重金属Pb和Cd的钝化效果

为探讨微生物和生物炭联用对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响,该文研究生物炭(花生壳炭、木屑炭、玉米秸秆炭)与复合微生物菌剂联用对重金属Pb、Cd形态转化及钝化效果的影响。试验结果表明:9个处理高温期维持天数均达无害化卫生要求,生物炭添加比例对堆肥过程中温度变化影响显著。对Pb的钝化效果最优处理是24%花生壳生物炭和1%的菌剂(T9),可交换态分配率较堆前下降16.32%,钝化效率为74.60%。对Cd的钝化效果最优的处理是24%木屑炭和1.5%的菌剂(T3),交换态Cd与堆前相比下降7.96%,钝化效率为58.13%。统计分析结果表明,重金属Pb、Cd的钝化效果与堆肥过程中平均pH值呈显著正相关,重金属Pb的钝化效果与堆肥过程中温度平均值呈显著正相关,重金属Cd的钝化效果与有机质降解率呈显著正相关。     

城市污泥及其堆肥对土壤重金属积累的影响

与对照相比,在城市污泥及其堆肥的作用下,土壤耕层的重金属含量在一定程度上增加。耕层土壤在试验0的处理(3)、(4),即施城市污泥30 t hm-2和60 t hm-2和试验1的处理(4)即施污泥堆肥60 t hm-2的情况下,根据污染等级,土壤处于重度污染等级,其他处理的土壤耕层处于中等污染等级。在作用后效方面,两个试验中,对于土壤中全量和可吸收态的重金属元素得到下面递减排列:CdZnCuNiPb。比较试验各处理的Zc和土壤污染等级,试验0和试验1的处理4使土壤产生重度污染,其他处理导致试验土壤产生中度污染。     

猪粪堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化

【目的】规模化、集约化畜禽养殖业饲料中,存在滥用或超剂量使用微量元素如Cu、Zn、Fe、As添加剂的现象,导致畜禽粪便以及以畜禽粪便为来源的有机肥重金属的积累。研究堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化,对于畜禽粪便有机肥产业的可持续发展具有重要意义。【方法】鲜猪粪在阴凉通风处风干到含水率在60%左右,用于进行55天的好氧堆肥。猪粪∶砻糠比例为6∶1 (鲜重)混匀,每周翻堆一次,每天测定温度,分别在堆肥第1、13、23、28、41和55天的上午10:00—11:00,取样测定含水量、pH值、全氮、总有机碳(TOC)、全磷、全钾以及Cr、Cd、Cu、Mn、Ni、Zn、Pb、Hg、As总量和有效态Cu、Mn、Zn含量。【结果】1)随着堆沤进程的延长,全氮先升高再下降,其峰值出现在第23～28天,之后缓慢下降;全磷与全钾逐渐升高,其峰值均在第41天、之后趋于稳定;TOC不断减少,28天以后趋于平稳。C/N先下降,第23天以后保持稳定,堆肥结束时维持在15.12、达到腐熟要求。2) 9种金属元素的总量变化各不相同,含量分别为Cr6.99～10.43 mg/kg、Cu 106.01～120.81 mg/kg、Mn 663.51～899.48 mg/kg、Ni 11.32～20.67 mg/kg、Zn1245.18～1552.13 mg/kg、Pb 0.09～0.56 mg/kg、As 0.58～1.25 mg/kg,Cd、Hg未检测出。Cr和Ni先下降、升高、再下降直至平稳,其峰值均在第23天,第28天以后趋于平稳。Cu、Mn和Zn不断升高到后期显著升高、其峰值均在第41天。As先下降再升高、在第28天以后基本平稳。Pb总体是下降,在第13天和23天其含量分别比第1天显著下降61.22%和81.63%,在第41天以后其含量未检出。有效Cu、Mn、Zn的含量远低于元素总量,分别在2.35～5.79 mg/kg、17.82～20.28 mg/kg和47.39～70.29 mg/kg。有效Cu、有效Zn总体先升高、再下降直至平稳,峰值都在第13～23天,第28天显著下降但是此后基本平稳。有效Mn总体变化不大,只在第41天显著上升。3)有效Cu与有效Zn、有效Zn与有效Mn之间呈极显著正相关关系。全钾、全磷、Cu、Zn、Mn与TOC之间呈极显著负相关关系(P <0.01),说明全钾、全磷、Cu、Zn与Mn含量的升高由堆肥过程中有机质的矿化引起。而有效Cu、有效Zn、有效Mn与TOC不存在相关关系。【结论】从23天到28天,高温的平均温度和持续时间符合畜禽粪便无害化的要求,C/N和全氮都维持在相对理想的水平,大量元素、微量元素和重金属含量基本达到稳定,表明28天是堆肥腐熟的关键时间节点。     

污染水稻土中重金属的形态分布及其影响因素

通过BCR3步提取法研究了江西省贵溪铜冶炼厂污染区水稻土中重金属的形态分布。研究表明,废渣场渗滤液污染区域(渣场区)的污染较污水灌溉污染区(污灌区)严重,渣场区土壤中Cu、Pb、Cd的含量高于污灌区,而污灌区土壤Ni含量较高。在表层(0～20cm)水稻土中,Cu以可氧化态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cd以酸溶态为主,Ni以残渣态为主,不同重金属元素的有效态所占总量百分比大小顺序是Cd>Cu>Pb>Ni。土壤重金属不同形态之间也呈现一定的相关性,说明Cu与Pb、Cd、Ni之间具有同源性。土壤pH主要影响了污灌区中Cu的形态分布,以及渣场区土壤酸溶态Ni的分布。土壤有机质含量对各重金属形态分布的影响不明显。     

土壤重金属形态对径流中重金属流失的影响

土壤重金属的积累可促进地表径流中重金属的流失,流失量与土壤中重金属的形态有关。田间观测和室内模拟淋洗试验的结果都表明,径流或淋出液中重金属主要来源于土壤的交换态(包括水可溶态)重金属;土壤重金属总量与径流中重金属浓度相关不明显;用稀盐(0.01mol/LCaCl2)和1mol/LNH4OAc提取的土壤重金属量与径流和淋出液中重金属浓度都呈显著的相关,可较好地表征土壤中重金属流失潜力。     

不同畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属Pb Cd Cu Zn的变化特征及其影响因素分析

畜禽粪便中的重金属含量及其生物有效性是限制其农业利用的重要因素。采用好气模拟培养方法对6种畜禽粪便好氧堆肥过程中Pb、Cd、Cu、Zn的总量以及生物有效性动态变化进行研究探讨,并分析了影响重金属生物有效性的因素。结果表明,根据现有的国际以及我国农用污泥农用标准,某些粪便中存在着Cd、Cu、Zn含量超标,由于饲料受重金属污染的不同,造成不同畜禽粪便中不同的重金属含量差异性较大。堆肥过程中,由于挥发性物质的挥发作用,4种重金属含量均呈现增加现象,尤其是在0～14 d的堆肥中增加量最高;而生物有效性重金属占其全量重金属的比例呈现先增加而后下降的趋势,除仔猪粪外,堆肥均能降低重金属生物有效性部分的比例,这将有利于降低其农业利用的风险。温度和水溶性碳对堆肥过程中4种重金属的生物有效性部分重金属相对含量的变化有着显著的影响。