凹凸棒添加堆肥過程中的重金屬形態(tài)變化與生物毒性研究
來源：中國凹凸棒土網(wǎng) 10-26 21:37
隨著我國規(guī)?；?、專業(yè)化、集約化養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，含有大量重金屬添加劑的飼料被廣泛應(yīng)用，這導(dǎo)致禽畜糞便中重金屬元素嚴(yán)重超標(biāo)。以此作為有機(jī)肥在農(nóng)耕過程中長期施用，不僅會(huì)導(dǎo)致重金屬在土壤和植物中的累積，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，危及人類健康。因此，研究重金屬形態(tài)在雞糞堆肥發(fā)酵過程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，探明凹凸棒的鈍化機(jī)理，分析重金屬形態(tài)的生物毒性對(duì)指導(dǎo)畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物的資源化利用和凹凸棒在堆肥過程中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。
本研究以采自甘肅省張掖市甘州區(qū)祥翔養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社的雞糞和由甘肅雙泰凹土科技有限公司提供的凹凸棒為實(shí)驗(yàn)材料。設(shè)定6個(gè)處理，分別在雞糞中添加不同比例的凹凸棒，進(jìn)行好氧堆肥實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)定在雞糞堆肥發(fā)酵過程中，Cd、Cr、Cu、Ni和Zn五種重金屬在不同處理中各個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)（第1、4、12、20、25、32天）上的總量、BCR連續(xù)提取法的形態(tài)分布，以及分析各形態(tài)間不同重金屬的相關(guān)性、不同重金屬各形態(tài)與種子萌發(fā)特性的相關(guān)性，來研究凹凸棒添加堆肥發(fā)酵過程中的重金屬形態(tài)變化和生物毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）在凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，堆肥32天腐熟后，各個(gè)處理中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的濃度均大于堆肥前，且隨著凹凸棒添加比例的增高，表現(xiàn)出更為顯著的相對(duì)濃縮效應(yīng)。
（2）在凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，堆肥32天腐熟后，各個(gè)處理中重金屬Cd、Cr、Ni和Zn的形態(tài)變化均表現(xiàn)出由不穩(wěn)定形態(tài)向穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。重金屬Cu則表現(xiàn)出由不穩(wěn)定形態(tài)酸溶態(tài)和穩(wěn)定形態(tài)殘?jiān)鼞B(tài)向其它形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。各處理不同的配比方案，對(duì)雞糞堆肥發(fā)酵過程中重金屬的鈍化效果，因重金屬元素的不同而各異，A3（凹凸棒：雞糞為3:20）處理對(duì)重金屬Cd和Cr的鈍化效果最佳；A9（凹凸棒：雞糞為9:20）處理對(duì)重金屬Cu和Ni的鈍化效果最佳；A6（凹凸棒：雞糞為6:20）處理對(duì)重金屬Zn的鈍化效果最佳。
（3）凹凸棒的添加對(duì)堆肥中重金屬的形態(tài)具有顯著影響。對(duì)酸溶態(tài) Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而降低。對(duì)還原態(tài)Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低。同一凹凸棒添加比例的處理中，還原態(tài)Cr濃度隨時(shí)間的延長而降低；還原態(tài)Cd、Cu、Ni和Zn濃度隨時(shí)間的延長而升高。對(duì)氧化態(tài)Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；而氧化態(tài)Cd隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸升高。同一凹凸棒添加比例的處理中，氧化態(tài)Cd、Cr、Cu和Ni濃度隨時(shí)間的延長而升高；氧化態(tài)Zn濃度隨時(shí)間的延長而降低。對(duì)殘?jiān)鼞B(tài)Cd、Cr、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而升高。對(duì)殘?jiān)鼞B(tài)Cu而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸升高；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而降低。說明凹凸棒在雞糞堆肥發(fā)酵過程中的添加，對(duì)重金屬穩(wěn)定形態(tài)濃度的升高和不穩(wěn)定形態(tài)濃度的降低具有促進(jìn)作用；對(duì)重金屬穩(wěn)定形態(tài)濃度的降低和不穩(wěn)定形態(tài)濃度的升高具有抑制作用。
（4）凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，綜合六個(gè)處理，在不同的重金屬形態(tài)中各重金屬之間皆具有顯著相關(guān)性。
（5）對(duì)植物種子而言，與重金屬形態(tài)變化的相關(guān)性排序依次為：白菜、小麥、豌豆、玉米；對(duì)種子的萌發(fā)指標(biāo)而言，與重金屬形態(tài)變化的相關(guān)性排序依次為：發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)；對(duì)不同重金屬而言，重金屬在雞糞堆肥發(fā)酵過程中其生物毒性的大小依次為Zn、Cd、Cu、Cr、Ni；對(duì)重金屬不同形態(tài)而言，有效性較高的重金屬形態(tài)對(duì)植物種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用。
關(guān)鍵詞：
凹凸棒添加 堆肥發(fā)酵 重金屬形態(tài) 生物毒性 養(yǎng)殖廢棄物 資源化利用
作者：
高洋
學(xué)位授予單位：
蘭州交通大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
環(huán)境工程
導(dǎo)師姓名：
任珺
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號(hào)：
X713 S141.4
在線出版日期：
2016年01月28日（萬方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
本研究以采自甘肅省張掖市甘州區(qū)祥翔養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社的雞糞和由甘肅雙泰凹土科技有限公司提供的凹凸棒為實(shí)驗(yàn)材料。設(shè)定6個(gè)處理，分別在雞糞中添加不同比例的凹凸棒，進(jìn)行好氧堆肥實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)定在雞糞堆肥發(fā)酵過程中，Cd、Cr、Cu、Ni和Zn五種重金屬在不同處理中各個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)（第1、4、12、20、25、32天）上的總量、BCR連續(xù)提取法的形態(tài)分布，以及分析各形態(tài)間不同重金屬的相關(guān)性、不同重金屬各形態(tài)與種子萌發(fā)特性的相關(guān)性，來研究凹凸棒添加堆肥發(fā)酵過程中的重金屬形態(tài)變化和生物毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）在凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，堆肥32天腐熟后，各個(gè)處理中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的濃度均大于堆肥前，且隨著凹凸棒添加比例的增高，表現(xiàn)出更為顯著的相對(duì)濃縮效應(yīng)。
（2）在凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，堆肥32天腐熟后，各個(gè)處理中重金屬Cd、Cr、Ni和Zn的形態(tài)變化均表現(xiàn)出由不穩(wěn)定形態(tài)向穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。重金屬Cu則表現(xiàn)出由不穩(wěn)定形態(tài)酸溶態(tài)和穩(wěn)定形態(tài)殘?jiān)鼞B(tài)向其它形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。各處理不同的配比方案，對(duì)雞糞堆肥發(fā)酵過程中重金屬的鈍化效果，因重金屬元素的不同而各異，A3（凹凸棒：雞糞為3:20）處理對(duì)重金屬Cd和Cr的鈍化效果最佳；A9（凹凸棒：雞糞為9:20）處理對(duì)重金屬Cu和Ni的鈍化效果最佳；A6（凹凸棒：雞糞為6:20）處理對(duì)重金屬Zn的鈍化效果最佳。
（3）凹凸棒的添加對(duì)堆肥中重金屬的形態(tài)具有顯著影響。對(duì)酸溶態(tài) Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而降低。對(duì)還原態(tài)Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低。同一凹凸棒添加比例的處理中，還原態(tài)Cr濃度隨時(shí)間的延長而降低；還原態(tài)Cd、Cu、Ni和Zn濃度隨時(shí)間的延長而升高。對(duì)氧化態(tài)Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；而氧化態(tài)Cd隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸升高。同一凹凸棒添加比例的處理中，氧化態(tài)Cd、Cr、Cu和Ni濃度隨時(shí)間的延長而升高；氧化態(tài)Zn濃度隨時(shí)間的延長而降低。對(duì)殘?jiān)鼞B(tài)Cd、Cr、Ni和Zn而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸降低；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而升高。對(duì)殘?jiān)鼞B(tài)Cu而言，同一時(shí)間下，隨凹凸棒添加比例的增加其濃度逐漸升高；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時(shí)間的延長而降低。說明凹凸棒在雞糞堆肥發(fā)酵過程中的添加，對(duì)重金屬穩(wěn)定形態(tài)濃度的升高和不穩(wěn)定形態(tài)濃度的降低具有促進(jìn)作用；對(duì)重金屬穩(wěn)定形態(tài)濃度的降低和不穩(wěn)定形態(tài)濃度的升高具有抑制作用。
（4）凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，綜合六個(gè)處理，在不同的重金屬形態(tài)中各重金屬之間皆具有顯著相關(guān)性。
（5）對(duì)植物種子而言，與重金屬形態(tài)變化的相關(guān)性排序依次為：白菜、小麥、豌豆、玉米；對(duì)種子的萌發(fā)指標(biāo)而言，與重金屬形態(tài)變化的相關(guān)性排序依次為：發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)；對(duì)不同重金屬而言，重金屬在雞糞堆肥發(fā)酵過程中其生物毒性的大小依次為Zn、Cd、Cu、Cr、Ni；對(duì)重金屬不同形態(tài)而言，有效性較高的重金屬形態(tài)對(duì)植物種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用。
關(guān)鍵詞：
凹凸棒添加 堆肥發(fā)酵 重金屬形態(tài) 生物毒性 養(yǎng)殖廢棄物 資源化利用
作者：
高洋
學(xué)位授予單位：
蘭州交通大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
環(huán)境工程
導(dǎo)師姓名：
任珺
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號(hào)：
X713 S141.4
在線出版日期：
2016年01月28日（萬方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
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