钝化材料对猪粪堆肥过程中重金属（Cu、Zn）形态转化的影响及其植物毒性分析

采用三级四步连续提取法（BCR）研究生物质炭、VT-1000菌剂2种钝化材料对猪粪堆肥过程中重金属Cu、Zn含量和形态的影响,并探讨其对植物种子的毒性。结果表明：堆肥处理后,猪粪中的重金属Cu、Zn总量会出现“相对浓缩效应”,致使其浓度升高;堆肥处理能促使重金属Zn的形态向活性降低的方向转化,从而降低其生物有效性;生物质炭对猪粪堆肥处理后重金属Cu、Zn的钝化效果较好,对弱酸提取态Cu、Zn的钝化效果分别为27.23%、73.46%;经2种钝化材料处理后的猪粪堆肥对种子的发芽率、根长、发芽指数均无显著影响（P>0.05）,说明经过堆肥处理的猪粪已充分腐熟且对种子的萌发无抑制作用。研究结果提示,生物质炭是理想的降低猪粪中Cu、Zn生物有效性的钝化材料,且有利于降低猪粪堆肥土地利用中重金属污染风险。     

高温好氧堆肥对猪粪中重金属的钝化技术研究

随着规模化和集约化畜禽养殖业的不断发展,产生的大量畜禽粪便对环境造成了严重威胁。而畜禽粪便中含有大量的重金属,对土壤和环境造成严重的污染,严重影响畜禽生长和人体健康。本研究以猪粪为研究对象,采用高温好氧堆肥方法,选用10%、20%添加量的风化煤、粉煤灰、草炭2种重金属钝化剂6个处理,研究其对重金属Cu、As、Cr的水溶态、交换态的钝化效果;旨在选取最优重金属钝化方法,为畜禽粪肥的推广无污染使用提供技术依据。     

三种钝化剂对镉铅污染农田的钝化修复效应研究

为探究海泡石、石灰和生物炭三种钝化剂对镉铅污染土壤的修复效果，采用大田试验和盆栽试验，研究了钝化剂对土壤不同形态Cd, Pb含量，团聚体组成及细菌群落结构的影响。结果表明：(1)施加钝化剂促进土壤中重金属由活性高形态向活性低形态转化。施用石灰、海泡石显著降低弱酸提取态Cd, Pb分别为5.03%,33.6%,使残渣态Cd, Pb分别提高7.32%,20.62%;(2)钝化处理改变各级土壤团聚体含量。施加石灰能显著提高>2 mm团聚体含量，海泡石可显著降低<0.053 mm团聚体含量，施加石灰对MWD增幅最高(71.2%),施用生物炭、海泡石使<0.053 mm团聚体中的Cd, Pb含量下降49.4%,36.6%;(3)施用石灰使壤中流的Cd, Pb含量下降37.8%,65.2%;(4)土壤经钝化后，显著提高了土壤细菌群落的丰富度和多样性，其中石灰处理提高效果最佳。综合分析，三种钝化材料中石灰的修复效果最佳。     

牛粪传统堆肥工艺降低重金属铜、锌活性的研究

为了降低有机肥还田使用中重金属的影响,为基础条件较差的中小型养殖场和养殖户等提供高效易行的堆肥工艺,试验以肉牛粪为研究对象,设置翻堆条件和堆肥时间两个因素,测定不同处理重金属铜、锌各形态质量分数的变化,并进行理化指标和种子发芽率的测定。结果表明：翻堆条件对铜的钝化影响显著(P<0.05),钝化率达47.51%～67.95%;翻堆条件和堆肥时间对锌的钝化影响显著(P<0.05),钝化率达12.79%～25.58%;堆肥对重金属的钝化伴随着整个堆肥过程,堆肥前期合理的翻堆有利于调节堆体的温度和pH,保证堆体氧气充足,有利于可交换态向氧化态和还原态转化,堆肥后期生成的腐殖质与重金属络合,有利于可交换态向氧化态转化。     

规模化猪场育肥猪饲料、猪肉及粪便中重金属含量调查

对江苏省2个育肥猪场(A场和B场)的饲料、猪肉及粪样进行抽样调查,分析其中的重金属Cu、Zn、Pb、Cd及Cr的含量。结果表明,2个规模化猪场的饲料、猪肉及粪便中重金属含量差异较大,参照我国生长肥育猪(60 kg以上)配合饲料(农业部1224公告)和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,2个猪场育肥猪饲料中Cu、Zn含量分别超标191.7%、10.6%和41.4%、51.3%;猪粪中Cu、Zn含量分别超标310.69%、57.32%和85.94%、122.97%,B场猪粪Cd含量超标33.33%,饲料和猪粪中未发现Pb、Cr的超标现象,猪肉中重金属含量均未超标。结果提示饲料是畜禽粪便重金属污染的源头。     

泰州地区畜禽粪便中重金属含量调查

集约化畜禽养殖中,饲料中均添加多种微量元素,如硒、铜(Cu)、锰(Mn)、砷(As)等,导致畜禽粪便作为有机肥使用后,粪便中重金属残留影响土壤和水环境质量。本文采用原子吸收和原子荧光分光光度法,测定了泰州地区规模化养殖场畜禽粪便(鸡粪、鸭粪、鹅粪、猪粪和牛粪)中铜、锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、镍(Ni)、砷等7种元素含量。结果表明,猪粪和鸡粪中Cu、Zn、Cd含量高于其他3种粪便,牛粪和鹅粪中Cr含量较高。Cu、Zn和As在猪粪中的残留水平最高。Cu和Zn在不同粪便中的含量差别较大,猪粪中Cu的平均含量571.3 mg·kg~(-1)、中位数为370.8 mg·kg~(-1),明显高于其他畜禽粪便,鹅粪和牛粪含量最低;Zn在猪粪中的平均含量高达578.3 mg·kg~(-1)、中位数为506.9 mg·kg~(-1),鸡粪和鸭粪其次,鹅粪和牛粪的平均含量最低。参照德国腐熟堆肥重金属限量标准,除牛粪外,其他畜禽粪便中重金属含量均有超标现象,其中猪粪Cu、Zn、Cd严重超标,鸡粪Zn、Cd、Ni严重超标。根据我国畜禽粪便安全使用准则中在pH6.5土壤中使用限量标准,猪粪中As、Cu、Zn均超标。     

猪粪施用水平对桂牧1号象草栽培及土壤重金属富集的影响

为利用高产牧草消纳猪粪,探索种养一体化绿色生态循环模式,研究了猪粪肥不同施用水平对桂牧1号象草及土壤的影响,测定桂牧1号象草越冬率、分蘖数、鲜草产量和牧草中干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维及重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As含量,试验同时也测定猪粪肥和土壤中氮、磷、钾养分及重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As元素含量。结果表明:(1)经对所施猪粪肥测定,Cu、Zn含量较高,Cd、Pb、As含量均在国家1996年实施的土壤环境质量标准允许范围内。(2)不同施用水平处理间,桂牧1号象草越冬率差异显著,分蘖数随猪粪施用增加而增加,差异不显著,而生物产量差异显著;经对草样监测,植物体内Cu、Zn、Cd、Pb、As五种重金属元素含量未见显著增加,草样中干物质86.68%~92.01%、粗脂肪0.6%~1.7%、粗蛋白1.18%~12.1%、粗纤维22.3%~28.6%。(3)对土壤抽样检测,土壤中pH值、全钾含量变化不明显,全氮、全磷含量显著增加,分别较对照土样含量增加87.5%和36.1%,Cu含量有一定的增加但没有达到显著水平,Zn含量增加达到显著水平,各处理水平间5种重金属元素在土壤中的富集变化规律差异性不明显。     

狗牙根根际土壤pH、有机质含量及重金属形态分布

以矿渣土和自然土为基质,对狗芽根进行盆栽实验,测量种植前后土壤pH值、有机质(SOM)及5种重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu全量及弱酸提取态(F1)、可还原态(F2)、可氧化态(F3)、残渣态(F4)的形态含量.结果 表明:与种植前相比,狗牙根种植100 d后土壤的pH均下降0.10～0.25个单位,变化率为1.31％～3.21％,有机质含量均上升,相对增加0.163％～1.854％.两种土壤的5种重金属含量不同,自然土为Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞Cd,矿渣土为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Cd.各重金属含量在狗牙根种植100 d后均下降,其中,自然土的5种重金属变化特征为Cd＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu,而矿渣土的变化特征为Cd＞Cr＞Cu＞Pb＞Zn.5种重金属均以残渣态形态为主,弱酸提取态含量在各金属价态中占比均较低.4种存在形态都有变化,其中弱酸提取态、可还原态和可氧化态含量降低,而除Cd外,残渣态含量升高.综合分析表明,狗牙根是重金属污染土壤修复的较好的物种之一.     

上海地区畜禽粪便中的重金属含量分析

为了解上海地区畜禽粪便中重金属含量情况,本文采用电感耦合等离子体法,检测了上海地区规模化养殖场畜禽粪便(猪粪、鸡粪、牛粪和羊粪)中铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)及铅(Pb)的含量。结果显示:Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg及Pb在4种畜禽粪便中含量存在差异,其中Cu、Zn、Ni在猪粪中的平均含量显著高于其他畜禽粪便(P0.05), Cu的平均含量约为291.12 mg·kg~(-1),中位数为175.97 mg·kg~(-1),Zn的平均含量约为707.45 mg·kg~(-1),中位数为726.75 mg·kg~(-1);比较了松江、崇明、金山、奉贤地区4种畜禽粪便中重金属含量水平,Cu、Zn、As、Pb在不同地区的畜禽粪便中含量呈现明显差异;不同养殖阶段猪粪中重金属含量存在差异,保育阶段Cu、Zn含量最高,平均含量分别约为1 111.81和13 105.23 mg·kg~(-1)。提示:应在源头上加强对饲料原料质量管理及饲料添加剂使用等环节的控制,并在末端加强环保处理水平,推动上海养殖业的持续绿色健康发展。     

三种菌剂在兔粪菌渣高温堆肥中的应用效果研究

为了提高兔粪资源化利用效率,减少堆肥时间,提高有机肥生产效率和质量,为规模化兔场的兔粪处理提供技术储备,以兔粪、菌渣为原料进行高温堆肥。设置3个试验组和1个对照组,分别使用3种菌剂进行处理,研究了不同菌剂对兔粪菌渣高温堆肥过程中的物理、化学指标变化产生的影响。结果表明:试验组与对照组的堆体温度均达到正常发酵温度,且堆体温度高于50℃的天数大于14天。能够有效地杀死致病菌、蛔虫卵和杂草种子,达到了兔粪无害化处理的目的。堆肥结束后,有机质含量均高于45%,满足有机肥标准中对有机质的要求。但是C/N过高,腐熟程度不高,且总养分含量低于我国有机肥标准,需进行二次堆肥提高腐熟度,增加物料中总养分的质量分数。兔粪与菌渣混合堆肥,能降低物料中Cu、Zn的含量,且辅料添加量越大,Cu、Zn含量降低幅度越大。添加菌剂均能提高堆体高温期温度,延长高温期持续时间,提高堆肥质量,但不能缩短堆肥时间,所以在兔粪堆肥中添加菌剂意义不大。     

不同反应器好氧堆肥工艺对猪粪中磺胺甲噁唑降解效果研究

为了研究不同反应器好氧堆肥工艺对猪粪堆肥及磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole, SMZ)的降解效果,试验参照相应国家标准和已报道文献中的方法对3种不同反应器好氧堆肥工艺(T1处理组为静态堆肥、T2处理组为静态强制通风、T3处理组为强制通风加翻抛)的堆体温度、pH值、碳氮比、含水率、电导率、种子发芽指数、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数及SMZ含量等指标进行测定,判定堆肥工艺优劣;根据SMZ降解数据建立一级降解动力学模型,分析SMZ与各指标之间的相关性,解析3个处理组SMZ的降解规律。结果表明：堆肥21 d后,T1、T2、T3处理组对于SMZ的降解率分别为80.51%、77.52%、93.83%,T3处理组在SMZ的降解中展现出较大的潜力;T1、T2、T3处理组SMZ在堆肥中的降解半衰期分别为7.49,7.76,4.24 d; SMZ含量与碳氮比、含水率呈极显著正相关(P<0.01),与种子发芽指数呈极显著负相关(P<0.01)。说明强制通风加翻抛反应器堆肥工艺可以更有效地促进堆肥腐熟及SMZ的降解。     

畜禽养殖场废弃物中铜和锌的处理技术研究

<正>研究利用化学法使养殖场粪污中大部分Cu、Zn转化为离子形态溶出,经干湿分离,固体部分堆肥处理,液体部分经细管酸化,然后通过生物吸附和解吸附作用提取回收粪污中Cu、Zn。收集低含Cu、Zn液体经生物发酵生产有机肥。再以嗜铜、嗜锌酵母菌为载体,对提取的Cu、Zn进行微生物转化,获得新型生物铜、生物锌饲料添加剂。该技术和产品具有成本低、效率高、清洁环保等优势。     

重金属胁迫对4种草坪草种子萌发的影响

通过发芽试验探讨Cu2+,Zn2+,pb2+,Cd2+共4种重金属离子胁迫对草地早熟禾(Poa pratensis)、多年生黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca elata)和白三叶(Tri folium repens)种子萌发的影响,旨在为重金属污染土壤中草坪草种植的适宜性研究提供参考.结果表明:草地早熟禾对各重金属离子抗性较差,其相对发芽率均显著低于对照(P＜0.05),其中Cu2+浓度为400 mg·L-1时(土壤环境质量3级标准)已达致死剂量；多年生黑麦草对4种重金属离子表现出不同程度的抗性,虽然其相对发芽率均显著低于对照(P＜0.05),但仍有大部分种子顺利发芽；高羊茅在Zn2+为1100mg·L-1处理下其相对发芽率达102.08％,显著高于对照(P＜0.05),且各处理下其相对发芽率变化趋势与多年生黑麦草类似；白三叶除对Cd2+抗性较强外,对其余3种重金属离子抗性均较差；4种草坪草相对发芽率均随处理浓度升高而逐渐降低.重金属离子对胚根的抑制作用高于胚芽.4种草坪草种发芽指数和活力指数均有随着重金属离子浓度升高而逐渐降低的趋势,且多数处理下均显著低于对照(P＜0.05),说明重金属离子对种子萌发和活力有较大影响.     

城市污泥与园林废弃物堆肥混合添加对土壤改良的影响

以北京市城市污泥与园林废弃物为研究对象,采用盆栽方法,将污泥与园林废弃物堆肥按不同体积配比(1∶0,1∶3,1∶1和0∶1)混合后作为改良基质,设置不同施加量(无混合物、25%混合物、50%混合物、75%混合物、100%混合物),比较其对种植高羊茅(Festuca arundinace)后盆栽土壤的改良作用以及对植物的影响。结果表明,污泥与园林废弃物堆肥1∶1混合后土壤p H相比对照有明显降低(P0.05),加入改良基质后与对照相比电导率均有提高,但4个月后电导率降低至正常范围(0.5~1.5 ms·cm-1);加入改良基质后土壤有机质、全氮、全磷含量显著提高(P0.05),而且土壤速效磷成倍增加。本盆栽试验所用土壤重金属Cr、Pb含量较高,加入改良基质并种植高羊茅后4种重金属浓度均降低;重金属向高羊茅体内的迁移能力以Pb最强,Zn、Cr次之,Cu最弱;高羊茅的发芽与重金属Cr含量关系密切,而其生长则主要与土壤中氮的含量相关紧密。本研究表明,高羊茅作为常见草坪草,对重金属有强烈的吸附作用,可以用来改良被污染的土地;污泥与园林废弃物堆肥混合之后,虽然对重金属的总量无明显影响,但可能改变重金属的形态,更有利于被植物和微生物吸收并降解。     

基于全生命周期的猪粪重金属环境行为分析研究现状

猪粪重金属是农业重金属面源污染的重要来源,环境行为复杂,影响深远。笔者从全生命周期视角出发,对猪粪中重金属的来源、猪粪重金属环境行为及控制方法进行综述,指出猪粪中的重金属主要来源于污染的饲料原料及矿物质添加剂,饲料中重金属含量与猪粪中重金属含量具有明显的正相关性且在猪的不同生长阶段其相关系数也不同,猪粪重金属通过水体和土壤两种途径进入环境形成面源污染,以物理、化学和生物方式在环境中进行转化;去除和钝化是目前控制猪粪重金属污染的主要方法。最后对猪粪重金属环境污染提出了管控建议,以期实现种养的安全连接和良性循环,减轻猪粪重金属环境行为的影响。     

桑叶中12种金属元素的含量及初级形态分析

按照传统中药材中的微量元素初级形态(溶解态和非溶解态)分析程序对桑叶样品进行分级处理,用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定经分级处理后样品各个组分中Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等12种金属元素的含量。结果表明,12种金属元素在原样中的含量从高到低依次为Ca、K、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Pb、Cr、Co、Cd,其中Ca的质量比高达17.59 mg/g,而有害重金属Cr、Cd、Pb的含量很低,质量比均0.3μg/g。对桑叶样品中微量元素初级形态的分析结果显示,K的总提取率(浸出率)高达71.54%,其次是Ni(57.69%),而有害重金属Cd、Pb的总提取率(浸出率)均低于30%。在测定的各元素残留率中,Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Pb的头煎残留率均在50%以上,而且Cr的颗粒吸附率最高(25.66%)。采用该方法获得的12种元素校正曲线呈现良好的线性关系(r≥0.999 3),加标回收率为84.00%~114.50%,相对标准偏差介于1.58%~9.45%之间,表明该检测方法具有较好的重现性和稳定性,可为桑叶药用产品的质量安全控制及各组分中金属元素成分分析提供可靠的方法和基础数据。     

猪不同生长时期饲料和粪便中重金属元素含量的测定

为了研究河南省新乡市区附近猪场饲料和粪便中重金属元素的含量以判定粪便能否直接被利用,试验从猪场随机抽取各生长时期饲料及对应粪便样品20个,测定重金属锌(Zn)、锰(Mn)、铅(Pb)元素的含量。每个样品设2个重复,经灰化、消化处理后,采用电感耦合等离子发生仪(ICP)检测重金属元素含量。结果表明:粪便与饲料中重金属元素含量呈正相关,不同生长时期猪粪便重金属元素含量不同,保育期仔猪粪便重金属Zn元素含量超出国家标准,对环境造成危害不能直接用来堆肥处理;妊娠前期母猪、妊娠后期母猪、新生仔猪、育肥期猪粪便中重金属Zn、Mn、Pb元素的含量在允许范围内,可以用来堆肥处理。     

不同猪粪肥施用水平对蔗茅栽培的影响

研究了猪粪肥不同施用水平对蔗茅生产性能及蔗茅对猪粪中重金属的富集等情况,结果表明:蔗茅在南昌地区栽培表现为:抗逆性较差,越冬死亡率较高,不耐冻害,不耐湿热;分蘖和再生能力不强,年鲜生物产量最高为2004.7 kg/667m~2;草品质中粗蛋白含量不高,均值为5.39%。各生产性能指标综合优势表现不突出。栽培蔗茅对猪粪的消纳能力有限,对Cu、Zn、Cd、Pb、As五种重金属富集效果不明显。     

猪粪堆肥处理及用于蚯蚓养殖的研究

为了解决畜禽粪便污染问题,试验首先在猪粪中和小麦秸秆中添加不同剂量枯草芽孢杆菌进行堆肥,初步探索堆肥最佳添加量;其次对不同碳氮比组合的猪粪与秸秆进行堆肥,寻求堆肥腐熟最佳碳氮比;最后将堆肥作为蚯蚓饵料用于蚯蚓养殖,根据蚯蚓的综合生长情况分析最适合蚯蚓养殖的猪粪与小麦秸秆碳氮比。结果表明:堆肥处理中,最佳枯草芽孢杆菌添加量为1.0%;适合猪粪与秸秆堆肥腐熟组为B组(初始碳氮比为25)和C组(初始碳氮比为30);初始碳氮比为30时堆肥腐熟后养殖蚯蚓效果最佳。     

牛粪中重金属铜在好氧堆肥过程中的形态变化

笔者以牛粪为试验原料,以重金属铜为研究对象,利用好氧堆肥处理工艺,监测牛粪中重金属铜在堆肥过程中不同形态分配率的变化情况。结论如下：(1)好氧堆肥期间“浓缩效应”导致牛粪中重金属铜总质量分数在69.74～112.52 mg/kg之间呈上升趋势。(2)氧化态重金属铜在新鲜牛粪中分配率最高,为50.84%,随着好氧堆肥的进行先下降后上升。可交换态重金属铜的分配率较高,为32.66%,随着好氧堆肥的进行先上升后下降。还原态重金属铜的分配率变化情况与可交换态类似。残渣态重金属铜的分配率集中在4.28%～7.71%,随好氧堆肥呈上升趋势。(3)好氧堆肥对牛粪影响体现在氧化态和可交换态的转化,形态变化主要发生在好氧堆肥的前中期,堆肥后期牛粪理化性质逐渐稳定,重金属铜的形态变化也随之放缓。