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.pdf

1、隨著我國規(guī)模化、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用，這導致禽畜糞便中重金屬元素嚴重超標。以此作為有機肥在農耕過程中長期施用，不僅會導致重金屬在土壤和植物中的累積，處理不當會造成嚴重的環(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)酵過程中的動態(tài)變化規(guī)律，探明凹凸棒的鈍化機理，分析重金屬形態(tài)的生物毒性對指導畜禽養(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用具有現(xiàn)實意義。
　　本研究以采自

2、甘肅省張掖市甘州區(qū)祥翔養(yǎng)殖農民專業(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驗材料。設定6個處理，分別在雞糞中添加不同比例的凹凸棒，進行好氧堆肥實驗。通過測定在雞糞堆肥發(fā)酵過程中，Cd、Cr、Cu、Ni和Zn五種重金屬在不同處理中各個取樣時間點（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性、不同重金屬各形態(tài)與種子萌發(fā)特性的相關性，來研究凹凸棒添加堆肥發(fā)酵過程中

3、的重金屬形態(tài)變化和生物毒性。實驗結果表明：
　?。?）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)出更為顯著的相對濃縮效應。
　?。?）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)轉化的趨勢。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)殘渣態(tài)

4、向其它形態(tài)轉化的趨勢。各處理不同的配比方案，對雞糞堆肥發(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）處理對重金屬Zn的鈍化效果最佳。
　?。?）凹凸棒的添加對堆肥中重金屬的形態(tài)具有顯著影響。對酸溶態(tài) Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時間下，隨凹凸棒添加比

5、例的增加其濃度逐漸降低；同一凹凸棒添加比例的處理中，其濃度隨時間的延長而降低。對還原態(tài)Cd、Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時間下，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濃度隨時間的延長而降低；還原態(tài)Cd、Cu、Ni和Zn濃度隨時間的延長而升高。對氧化態(tài)Cr、Cu、Ni和Zn而言，同一時間下，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

6、處理中，氧化態(tài)Cd、Cr、Cu和Ni濃度隨時間的延長而升高；氧化態(tài)Zn濃度隨時間的延長而降低。對殘渣態(tài)Cd、Cr、Ni和Zn而言，同一時間下，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，其濃度隨時間的延長而升高。對殘渣態(tài)Cu而言，同一時間下，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

7、低具有促進作用；對重金屬穩(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。
　?。?）凹凸棒添加的雞糞堆肥發(fā)酵過程中，綜合六個處理，在不同的重金屬形態(tài)中各重金屬之間皆具有顯著相關性。
　?。?）對植物種子而言，與重金屬形態(tài)變化的相關性排序依次為：白菜、小麥、豌豆、玉米；對種子的萌發(fā)指標而言，與重金屬形態(tài)變化的相關性排序依次為：發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢；對不同重金屬而言，重金屬在雞糞堆肥發(fā)酵過程中其生物毒性的大小