玉米秸秆对畜禽粪便厌氧发酵后沼渣沼液中重金属含量的影响

为了实现沼渣沼液的有效安全利用,在高温(55℃)条件下,研究以玉米秸秆作为调节剂对畜禽粪便(鸡粪、猪粪、牛粪)厌氧发酵后沼渣沼液中重金属含量的影响。结果表明,玉米秸秆添加量是影响畜禽粪便沼渣沼液中重金属含量的重要影响因素之一。在3种畜禽粪便与玉米秸秆的混合处理下,3种畜禽粪便沼渣中的重金属含量均表现为3∶12∶11∶1,而沼液中的重金属含量大体上均表现为1∶12∶13∶1的趋势,且沼渣中Cu、Zn、As、Pb、Cr、Cd的含量均高于沼液中的含量。相较于发酵初期,发酵末期沼肥(沼渣+沼液)中的Cu、Zn、As、Pb、Cr、Cd含量均有不同程度的升高。按照NY/T 798—2015《复合微生物肥料》,沼渣中的重金属含量均低于限量值,可以安全农用。按照GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》,猪粪沼液中Cu、Zn的含量超标明显,因此须要进行安全处理之后才可以施用于农田。     

同源猪场废弃物对土壤-生菜系统铜锌迁移的影响

猪场废弃物Cu、Zn含量高,为了比较同源猪场废弃物(沼液、猪粪、沼渣)对土壤-生菜系统Cu、Zn迁移的影响,从广东省博罗县某规模化养猪场同时采集了猪粪、沼液与沼渣3种猪场废弃物,在Cu风险土壤中添加不同用量猪场废弃物(按每千克土壤0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g总氮水平计算),通过连续2茬生菜的盆栽试验来研究同源猪场废弃物对生菜可食部分Cu、Zn含量和土壤有效态Cu、Zn含量的影响。结果表明:生菜生物量受猪场废弃物种类及其处理水平2种因素的显著影响。生菜可食部分Cu、Zn含量范围分别为0.46～2.08、0.70～14.4 mg·kg~(-1)。生菜可食部分Cu、Zn含量受猪场废弃物种类及其处理水平的显著影响,影响大小顺序为废弃物种类废弃物处理水平;猪场废弃物提高第1茬生菜可食部分Cu含量,但降低第2茬生菜可食部分Cu含量和第1、2茬生菜可食部分Zn含量。废弃物种类对Cu影响大小顺序为猪粪沼渣沼液,对Zn影响大小顺序为猪粪沼液沼渣。猪场废弃物种类及其处理水平(两者中前者的影响大于后者)显著影响DTPA-Cu或DTPA-Zn含量,废弃物种类的影响大小顺序为沼渣猪粪沼液。本文供试土壤具有一定的消纳富Cu猪场废弃物的能力,富Cu猪场废弃物也适合施用到缺Cu土壤上。     

猪场沼液对不同pH土壤中重金属有效性的影响

沼液对重金属有效性的影响因土壤pH的不同而存有差异。本文分别选取pH为3.62、7.23和7.85的酸、中、碱性三种土壤,施加大型猪场厌氧发酵后的沼液,研究不同用量下三种不同pH土壤中Pb、Cu和Zn有效性的变化。结果表明,沼液低用量下(1 350 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Zn可交换态含量分别下降50.3%～78.9%和55.1%～76.0%(P 0.05),酸性和碱性土壤中Cu可交换态含量显著降低,降幅分别为87.7%和80.8%。Pb和Cu可交换态含量的下降对应二者可氧化态和残渣态含量的增加,但Zn可交换态含量下降对应其可还原态和残渣态含量的增加。相比较而言,沼液高用量下(2 700 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Cu可交换态含量均显著增加,增幅分别为31.0%～122.2%和84.6%～101.7%。Zn的可交换态含量在酸性土壤中增加14.3%,在碱性土壤中增加46.1%。因此,沼液施用对土壤Pb、Cu和Zn有效性的影响主要取决于其用量。低量沼液施用有助于降低重金属的有效性,但高量施用会增加重金属污染风险。土壤酸碱度差异产生的影响因重金属类型不同而存在较大变化。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

长期施肥对土壤重金属积累和有效性的影响

以红壤稻田和红壤旱地长期定位施肥试验土壤为材料,对长期施肥后土壤Cu、Zn、Pb和Cd的含量及其有效性进行了研究,旨在为常规农业管理条件下农田重金属污染提供更多可靠及有用信息。结果表明:红壤稻田土壤Cu、Zn、Pb含量分别为27.2~34.4、83.8~96.1、41.0~62.0 mg·kg~(-1),不同施肥处理土壤Cu、Zn、Pb含量均未超过土壤环境质量二级标准;土壤Cd含量为0.49~1.04mg·kg~(-1),Cd含量均超过土壤环境二级标准。红壤旱地土壤Cu、Zn、Pb全量范围分别为34.6~88.3、79.4~173.7、56.7~81.1 mg·kg~(-1),其中施加有机肥处理的土壤Cu超过土壤环境二级标准,Cd为0.14~1.35 mg·kg~(-1),超标率为42.9%。通过红壤稻田和旱地各处理土壤Cd有效性比较,施用猪粪旱地(33.8%)高于稻田(23.9%),而施用化肥旱地土壤Cd有效性最高处理(NP 14.8%)低于稻田最低处理(NPK 31.2%)。从红壤稻田和红壤旱地长期施肥试验结果看出:长期施用化肥和稻草还田未见明显的重金属积累,但施用猪粪处理的土壤中Cd有显著积累。红壤稻田施用Ca肥可明显降低土壤Cd的有效性;施用猪粪在增加土壤Cd全量的同时,也提高了旱地红壤Cd的有效性。     

2种生物炭对复合污染土壤中重金属形态的影响

采用五步连续提取法研究了2种生物炭对复合污染土壤中Cu、Pb、Zn和Cd的化学提取态的影响。结果表明,施加2种生物炭后,土壤中4种重金属生物有效态的含量均下降。对照处理中4种重金属主要以残渣态的形式存在,其中Zn、Pb、Cd和Cu所占的比例分别为79.0%、77.5%、75.0%和63.0%。施加猪粪生物炭后,Zn、Pb和Cd水溶态与交换态占总含量的比例下降,Pb、Cu和Cd的残渣态所占比例增加。施加稻壳生物炭后,Pb和Cd的残渣态所占比例增加,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、水溶态与交换态比例均下降;Zn和Cu的碳酸盐结合态比例下降,残渣态比例增加。添加猪粪生物炭和稻壳生物炭后Pb、Cu的残渣态比例分别增加了8.4%、5.8%和7.9%、9.5%;表明添加2种生物炭可以降低Pb、Cu的有效性,但比例相差不大。     

不同有机物料对灌漠土重金属累积特征及作物效应的影响

【目的】 探讨长期施用有机物料对灌漠土中重金属含量、形态赋存特征及作物重金属含量的影响,为有机物料农业安全利用及土壤有机培肥中重金属累积控制提供理论依据和技术支持。【方法】 利用田间长期定位试验,研究鸡粪、牛粪、猪粪、菌渣、污泥和沼渣对灌漠土几种典型重金属元素含量、赋存形态及小麦植株中重金属含量的影响。【结果】 长期（7年）施用鸡粪、猪粪、污泥的处理显著增加了灌漠土中Cu、Zn含量,增加量为猪粪＞鸡粪＞污泥,其中Cu含量分别增加了62.20%、20.10%和10.26%,Zn含量分别增加了79.98%、39.24%和18.31%,并与施用年限呈显著正相关关系。3种有机物料施用下Cu平均每年累积速率为4.16、1.25和0.97 mg·kg ^-1·a ^-1,Zn平均每年累积速率为11.04、4.86和2.59 mg·kg ^-1·a ^-1。但施用上述3种有机物料对Cd、Cr、Pb和Ni含量没有显著影响。施用牛粪、菌渣和沼渣对灌漠土中重金属含量亦无显著影响。施用鸡粪、猪粪、污泥还显著影响了土壤中Cu、Zn赋存形态,增加了土壤中Cu、Zn各有效赋存形态的含量和占总量的比例,显著提高了灌漠土中Cu、Zn有效态的含量,显著增加了小麦根和秸秆中Cu、Zn的含量,其中猪粪影响最大。【结论】 猪粪、鸡粪、污泥长期施用可导致灌漠土中Cu、Zn快速累积并提高Cu、Zn的生物有效性,其中猪粪的作用尤为明显。在施用有机物料培肥土壤时,要特别关注其中Cu、Zn的含量,以确保土壤健康和可持续利用。     

长期施用猪粪源有机肥对蔬菜-土壤系统重金属积累的影响

为了解长期施用由集约化养殖场畜禽粪堆制的有机肥对蔬菜地土壤与蔬菜中重金属积累的影响,设计了对照（化肥）、化肥+猪粪堆肥、猪粪堆肥和2 倍猪粪堆肥等4 种施肥方法,进行了为期3 年的田间小区蔬菜试验。结果表明：施用猪粪堆肥可促进蔬菜地土壤养分的提高,减弱土壤酸化。但试验也表明虽然施用的猪粪堆肥符合中国有机肥的行业标准(NY 525—2012),当猪粪堆肥被单独作为肥源用于蔬菜地时,其可显著增加土壤和蔬菜中重金属的积累,重金属含量随猪粪堆肥用量和施用年限的增加而增加。连续施用猪粪堆肥3 年后土壤中Cu、Zn 和Cd 含量分别比试验前提高了31.2%、27.3%和14.0%,蔬菜中Cu、Zn、Pb 和Cd含量也均显著高于对照处理;连续施用2 倍猪粪堆肥3 年后,土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量分别比试验前增加了67.4%、53.0%、13.1%、24.4%、25.9%和13.8%,蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量均显著高于对照处理;但化肥+猪粪堆肥配合施用的蔬菜产品中重金属含量与对照处理无显著差异。研究建议重视化肥与有机肥配施;在蔬菜地中应用富含有Cu和Zn 等重金属的畜禽粪时应严格控制用量,避免长期、连续施用富含有Cu和Zn等重金属的畜禽粪。     

重庆沼气肥养分物质和重金属状况研究

本文对重庆地区沼气肥的基本性状、养分物质含量、毒性重金属及其污染状况进行了研究.结果表明,沼气肥的pH值范围为中性到微碱性.沼气肥养分和重金属含量及变异主要受发酵原料的影响.沼液全量和水溶性氮磷钾养分平均含量均以K＞N＞P,沼渣则以P高于N、K.沼液的中、微量元素平均含量为Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Cu＞Mn,沼渣则为Ca＞Fe、Mg、Mn＞Cu、Zn.沼液毒性重金属的平均含量为全As＞Cr＞Cd＞Pb＞Hg,而沼渣则为全Cr＞As＞Pb＞Cd＞Hg.沼气肥重金属含量的变异很大,以猪粪发酵而成的沼气肥(沙坪坝区)毒性重金属含量(除As外)均低于以猪粪+农作物废弃物为发酵原料的沼气肥(涪陵区),且毒性重金属的变异也较小.除Pb外沼液毒性重金属均存在不同超标现象,并以As较严重.沼渣的毒性重金属含量均在允许范围内,农用安全性高.     

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。     

不同施肥种类对土壤及脐橙中的重金属含量的影响

为明确施用不同种类肥料后土壤及脐橙中的重金属含量的变化,特对种植年份为1997年和2002年的施用有机肥、化肥、沼肥后土壤及脐橙中的重金属Cr,Cu,Pb,Zn,As,Cd进行检测及相关性分析。结果表明：施用肥料后,有机肥区2002年的As,1997年的Cu和Pb,沼肥区2002年的Pb的含量高于对照;脐橙果实中只有重金属As和Cu存在显著差异(P<0.05),其中As的含量为有机肥区>化肥区>沼肥区,Cu含量为化肥区>有机肥=沼肥区;种植年份为1997年和2002年的土壤及脐橙中重金属的含量无显著差异;各施肥区土壤及脐橙中的重金属的含量均未超标。相关性分析显示,土壤—脐橙中Cu和Zn的含量在一定浓度范围内呈正相关,R2>0.9;As,Cr,Pb,Cd的含量未呈现规律性变化,R2<0.7     

重金属在施污土壤中分布及被大豆植株的吸收

对施污剂量分别为10、30和60mg·hm-2的土壤,采用修正的BCR三步连续提取法分步提取并分析Pb,Cd,Cu,Zn的不同形态。利用高压密封消解技术和ICP-MS分析Pb,Cd,Cu,Zn在大豆器官中的分布及其转移、富集特征。施污土壤中重金属主要以残渣态存在,Pb,Cu,Zn元素的含量基本未超过我国土壤环境质量标准。4种重金属在弱酸性土壤中残渣态含量比例的高低依次为Cu>Zn>Cd>Pb。与土壤中稳定性强的Cu相比,在污泥农田利用时更应注重土壤中过量的Pb和Cd被植物的吸收利用。大豆植株的不同器官对4种重金属的富集能力不同,其在大豆器官中含量Pb,Cd为:茎叶>根>籽粒,相反Cu,Zn为:籽粒>根>茎叶。大豆对土壤中重金属富集系数高低顺序依次为Cd>Cu>Zn>Pb。     

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。     

沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响研究（英文）

采用室内培养试验研究沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响。研究结果表明:沼液连续浇灌能改变土壤中Pb的形态,土壤中Pb的离子交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态向有机物结合态和残渣态转化。沼液连续浇灌各处理铅形态的分布中残渣态含量最高,T_1处理残渣态占54.56%,T_2处理残渣态占60.00%,T_3处理残渣态占60.70%。与对照相比,施用沼液显著降低重金属Pb的生物活性和生物有效性,可使生物活性降低21.26%~22.83%。可见,茶园土壤施用沼液能抑制重金属Pb的生物活性和生物有效性。     

沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响研究

采用室内培养试验研究沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响.研究结果表明:沼液连续浇灌能改变土壤中Pb的形态,土壤中Pb的离子交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态向有机物结合态和残渣态转化.沼液连续浇灌各处理铅形态的分布中残渣态含量最高,T1处理残渣态占54.56%,T2处理残渣态占60.00%,T3处理残渣态占60.70%.与对照相比,施用沼液显著降低重金属Pb的生物活性和生物有效性,可使生物活性降低21.26%~22.83%.可见,茶园土壤施用沼液能抑制重金属Pb的生物活性和生物有效性.     

施用沼肥对油菜硝酸盐含量及土壤速效氮的影响

研究沼气发酵产生的厌氧发酵残余物（沼液、沼渣，以下简称沼肥） 在培肥土壤过程中土壤速效氮的变化及对油菜硝酸盐含量的影响，为沼气综合利用提供新的理论和技术依据。试验表明：与化肥相比，适量施用沼肥，可有效减少油菜硝酸盐的积累，沼肥中配施化肥（简称沼化肥），随化肥氮比例增加，油菜硝酸盐含量增加。栽培过程中，硝态氮是土壤中速效氮的主要形态。与化肥相比，沼肥的硝化作用缓慢，土壤中硝态氮的含量较低，从而使沼肥和沼化肥处理的油菜中硝酸盐积极量较少。利用沼肥可替代部分化肥，生产无公害农产品，使沼气工程的经济效益、社会效益和生态效益大大提高。     

污灌区土壤-植物系统中重金属的分布与迁移转化特征研究

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了河北省栾城县洨河两岸污灌区土壤-小麦系统中重金属Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的分布与迁移转化特征。结果表明：污灌区土壤和小麦籽粒重金属Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的平均含量明显高于清灌区。随着土层深度的增加,污灌土壤重金属Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的含量呈明显的下降趋势。而清灌土壤各重金属含量在0～60 cm土层通体变化不大。污灌区小麦籽粒中Cd和Zn的平均含量分别是清灌区的3.96倍和1.30倍。相比Pb、Cr和Cu元素,Cd和Zn更容易向小麦籽粒转移。     

施用污泥对土壤中重金属含量的影响

随着城市污水处理厂数量的迅速增加,污泥的处置及其环境影响受到越来越多的关注。污泥土地利用因具有处理费用低廉及高效性的特点,已成为重要的污泥处理方式。然而污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了施污后的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。与对照相比,在直接施用污泥的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的含量显著增加。但即使是在施污60t/hm2的土壤中,Cu、Pb、Zn的含量亦远低于中国土壤环境质量标准。在施污的水稻田土壤中4种重金属元素的形态分布规律为:残渣态>可氧化态>可还原态>可交换态和弱酸溶解态。这些重金属元素在水稻田土壤中相对稳定性顺序为Zn>Cu>Cd=Pb。     

河北省典型污灌区土壤和植物重金属累积特征研究

利用田间调查、对比采样和室内分析相结合的方法,研究了河北省典型污灌区土壤和农作物的重金属污染状况。结果表明：与清灌区相比,污灌区土壤的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr均有不同程度的积累,且存在个别样点土壤重金属Cd超标的情况。污灌区土壤Cd和zn含量沿汶河流域自上向下呈明显的下降趋势。4个污灌县土壤主要以Cd累积比较明显。玉米秸秆中的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒;小麦秸秆中的Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒,Cu含量与籽粒基本相当,Zn含量则明显低于籽粒。污灌区重金属从土壤向小麦籽粒的迁移能力高于玉米。玉米和小麦籽粒对重金属的吸收能力均为Zn〉Cd〉Cu〉Pb〉Cr。     

沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价

以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。