当前位置：文档库 › 鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

第35卷第11期2014年11月

环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCE

Vol.35,No.11Nov.,2014

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究

卜贵军1,2,于静3,邸慧慧4,罗世家1,2,周大寨1,肖强1,2?

(1.湖北民族学院生物资源保护与利用湖北省重点实验室,恩施　445000;2.湖北民族学院林学园艺学院,恩施　445000;

3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都　610059;

4.湖北省烟草公司恩施州公司,恩施　445000)

摘要:采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外?可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~

2.31mg ·L -1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM 的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe 的浓度(1.069~7.106mg ·L -1)最高,Al、As、Cr、Cu 和Mn 的浓度(0.1~1.008

mg ·L -1)其次,Pb 的浓度(0.003~0.02mg ·L -1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al 除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.关键词:鸡粪;堆肥;有机物;重金属;生物有效性

中图分类号:X705　文献标识码:A　文章编号:0250?3301(2014)11?4352?07　DOI :10.13227/j.hjkx.2014.11.043

收稿日期:2014?03?31;修订日期:2014?05?04

基金项目:国家自然科学基金项目(31260057);湖北省科技厅自然

科学基金项目(B2013077);生物资源保护与利用湖北省重点实验室第四批开放基金项目(PKLHB1322)

作者简介:卜贵军(1981~),男,讲师,主要研究方向为物质微观结

构,E?mail:379977049@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,

?通讯联系人,E?mail:hbmysws@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,

Influence of Organic Matter Evolution During Composting on the Bioavailability of Heavy Metals

BU Gui?jun

1,2

,YU Jing 3,DI Hui?hui 4,LUO Shi?jia 1,2,ZHOU Da?zhai 1,XIAO Qiang 1,2

(1.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;2.College of Forest and Horticulture,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;3.State Key Laboratory of Geological Hazard Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;4.Enshi Tobacco

Company of Hubei Province,Enshi 445000,China)

Abstract :Ion chromatography,fluorescence spectroscopy,UV?visible absorption spectroscopy and multivariate statistical analysis were applied to study the composition and evolution characteristics of dissolved organic matter (DOM)and heavy metal extracted from chicken manure during composting,and the influence of organic matter evolution on the bioavailability of these heavy metals was further investigated.The result showed that,a large number of organic acids were generated during the active stage,and their concentrations

were in the range of 2097.55?2155.61mg ·L -1,39.24?51.58mg

·L -1,12.52?12.90mg ·L -1and 1.68?2.31mg ·L -1,respectively.During the curing stage,protein?like matter was degraded,whereas humic?like substances were formed,which increased the humification degree,condensation degree and stability of DOM.The content (1.069?7.106mg ·L -1)of dissolved iron ranked first during composting,that of dissolved Al,As,Cr,Cu and Mn (0.1?1.008mg ·L -1)ranked second,and the concentration of dissolved lead was the lowest.Concentrations of all heavy metals decreased during composting except aluminum.Furthermore,the result from correlation analysis showed that these dissolved heavy metals were bound with DOM,and their bioavailability was low.It could be concluded that,the bioavailability of the heavy metals in chicken manures became lower through the decrease of dissolved heavy metals and the binding between dissolved heavy metals and humic?like substances.

Key words :chicken manure;composting;organic matter;heavy metals;bioavailability

堆肥是畜禽粪便常用的一种处理方式,在堆肥过程中,一部分有机物在微生物作用下降解成二氧化碳、水及氨等物质,导致堆体减容减重;另一部分有机物在微生物的作用下转化为富里酸、胡敏酸及胡敏素类等腐殖质物质,增强了堆肥的稳定度[1~3].堆肥过程中,大部分有机物只有在溶于水

后才能被微生物利用,因此,水溶性有机物(DOM)是研究堆肥物质转化的重要介质,它比固相有机质

更能灵敏反映堆肥过程物质演化特征[4~6].此外,

堆肥DOM 中含有的有机酸和腐殖酸类物质,能够吸附和络合重金属,引起后者存在形态和生物有效

网络出版时间：2014-10-21 13:50

网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,/kcms/doi/10.13227/j.hjkx.2014.11.043.html

11期卜贵军等:鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究

性的改变[7].因此,近年来,相关学者采用各种技术如荧光光谱、红外光谱及离子色谱等[7~9],对堆肥DOM组成和结构进行分析,探究堆肥物质演化规律及其环境效应.

畜禽粪便中含有一定量的重金属,堆肥过程有机物降解造成的“浓缩效应”进一步提高了其含量,使重金属成为堆肥农用的一个重要限制因子[5].按照Tissier的五步提取法,堆肥重金属可分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态,在这5种形态的重金属中,可交换态中水溶态重金属的活性最高,对植物的生物有效性最大,其他各种形态的重金属,包括与有机物结合的部分,通常情况下不参与对植物的供给,生物有效性较低[10].因此,研究畜禽粪便堆肥过程水溶态重金属的含量及其变化特征,对于堆肥产品农用风险评价具有重要意义,而这一方面目前国内外鲜有报道.

基于此,采集不同堆肥阶段的鸡粪样品,利用离子色谱、三维荧光光谱、紫外?可见吸收光谱和质谱,分别对这些样品浸提液中的小分子有机酸、腐殖质和重金属的含量和变化进行分析,研究堆肥有机物演化对重金属生物有效性的影响特征及其机制,以期为堆肥产品农用风险评价提供科学依据.

1　材料与方法

1.1　堆肥过程与样品采集

于养殖场采集鸡粪,剔除其中的羽毛、石块和塑料等杂物后,往里面添加剁至3~5cm的杂草和树叶,调堆体混合物C/N=26.5,含水率56%后,在一个自制的静态堆肥反应器中强制通风进行堆肥,堆肥过程温度上升迅速,第5d温度超过60℃,随后一直维持在60℃以上,第10d进行翻堆,随后温度开始缓慢下降,第32d降至室温.加水翻堆进行二次发酵,第42d二次发酵结束,于堆肥的0、5、10、32及42d采集堆肥样品,放置冰箱冷藏备用.

1.2　水溶性有机物提取制备

以堆肥干重固液比1(g)∶10(mL)将鸡粪样品与双蒸水混合,浸提振荡12h后,4℃下高速离心15 min,上清液过0.45μm滤膜,收集滤液,滤液中DOM含量(以溶解性有机碳DOC计)采用德国耶拿公司生产的multi N/C2100型TOC仪测定.

1.3　离子色谱测定及数据处理

采用美国戴安公司生产的ICS?2000离子色谱仪、ED40电化学检测器和Chromeleon6.5色谱工作站测定堆肥DOM中的小分子有机酸(乙酸、琥珀酸、苹果酸、草酸、酒石酸),离子色谱其他测试条件以及样品中腐殖质的去除参考文献[11]进行.测定完后将所有有机酸加和,得到总酸含量.

1.4　荧光光谱测定及数据处理

将所有滤液稀释50倍后,采用日本日立公司生产的F?7000荧光分光光度计,测定激发波长(E x) 200~400nm,发射波长(E m)280~500nm范围内的三维荧光光谱图,并以双蒸水的三维荧光图为空白进行扣除,随后数据导出,参考He等的报道[4],在Matlab7.0b上,计算三维荧光光谱中区域200~250 nm/280~330nm、200~250nm/330~380nm、200 ~250nm/380~500nm、>250nm/280~380nm、>250nm/380~500nm范围内的体积积分,其值分别标记为v1、v2、v3、v4及v5.

1.5　紫外?可见光谱测定及数据处理

将所有滤液以双蒸水稀释50倍后,采用日本岛津公司生产的UV1700紫外?可见分光光度计,测定190~670nm范围内的紫外吸收值.参考前人报道[12],计算260~280、460~480及600~670nm波长范围内的积分面积A1、A2及A3.

1.6　重金属测定及数据分析

采用美国热电公司生产的ICP?OES重金属测定仪,测定堆肥滤液中Al、As、Cr、Cu、Fe、Mn和Pb的浓度.并在SPSS16.0上,对重金属和堆肥有机物进行相关性分析和主成分分析[5],研究堆肥过程水溶性有机物演化对重金属分布的影响.

2　结果与讨论

2.1　堆肥过程有机物降解研究

根据前人的报道可知[13,14],堆肥过程有机质的演化可分为降解、腐殖化及进一步聚合和压缩这3个过程.降解的中间产物为小分子有机酸,腐殖化的产物为腐殖酸,而高度聚合化的结果是堆肥有机物分子聚合度的提高.因此,本研究从堆肥过程小分子有机酸、腐殖酸和高聚合度有机物的组成和变化来分析堆肥过程DOM的演化特征及其机制.

表1为不同堆肥阶段DOM中小分子有机酸的含量,该表显示,乙酸在整个堆肥过程中均能检测到,为堆肥中最常见的小分子有机酸,但是堆肥DOM中乙酸浓度较低,在堆肥过程中其分布在2.24 ~13.04mg·L-1之间;琥珀酸在堆肥初期和高温期均未检测到,直到堆肥结束时才检测到,其浓度(66.1mg·L-1)较高;苹果酸为堆肥DOM中浓度最

3534

环境科学35卷

高的小分子有机酸,其在堆肥初期和高温期的浓度超过2000mg·L-1,但是,该酸在一次发酵结束和二次发酵过程均未检测到,暗示苹果酸主要为有机物降解中间产物;堆肥DOM中草酸的浓度分布在1.68~2.39mg·L-1,但是该酸堆肥初始和一次发酵结束均未检测到;酒石酸在一次发酵过程中的浓度分布在39.24~51.58mg·L-1之间,二次发酵产物中未检测到.

表1　鸡粪堆肥过程小分子有机酸含量变化1)/mg·L-1

Table1　Changes in the content of organic acids during chicken manure composting/mg·L-1时间/d乙酸琥珀酸苹果酸草酸酒石酸总酸012.90nd2097.55nd39.242149.69 512.52nd2155.612.3643.092213.58 1012.79nd2136.941.6851.582202.99 322.24nd nd nd46.7048.94 4213.0466.10nd2.39nd81.53 1)nd表示未检测到

总体看来,各种有机酸主要出现在一次发酵过程中,尤其是一次发酵的高温期,其浓度含量最高(>2200mg·L-1),而在二次发酵过程中,有机酸的含量较低(<100mg·L-1),许多小分子有机酸未检测到,李英军等对鸡粪堆肥样品浸提液中小分子有机酸含量的分析也得到了类似的结果[11].由于小分子有机酸来自堆肥有机物的降解,其含量可以直接反映堆肥过程有机物的降解剧烈程度,故上述结果表明,鸡粪堆肥过程有机物的降解主要发生在堆肥初期和高温期,而在堆肥后期和二次发酵过程中,有机物降解较少.

2.2　堆肥过程有机物腐殖化研究

堆肥腐殖化的产物是腐殖酸类物质,腐殖酸中由于含有大量的苯环结构,在吸收一定的光能后能够产生荧光,所产生的荧光光谱特征与腐殖酸分子结构直接有关,因此,本研究采用三维荧光光谱研究堆肥过程有机物的腐殖化过程[12].

不同堆肥阶段DOM的三维荧光光谱如图1所示,该图显示,鸡粪DOM的三维荧光光谱图主要有4个荧光峰,其峰位值分别位于270nm/350nm、245nm/375nm、225nm/365nm及325nm/420nm 附近,根据前人的报道可知,前3个荧光峰为类蛋白荧光峰,而第4个荧光峰为类腐殖质荧光峰[15,16].在这4个荧光峰中,前3个类蛋白荧光峰强度较高,而第4个类腐殖质荧光峰强度较弱,并且文献[15 ~17]所报道的类腐殖质峰中的另外一个峰———类富里酸峰,在本研究中未观察到,可能被附近的类蛋白峰掩盖了.He等[4]对生活垃圾堆肥过程DOM三维荧光光谱的研究也显示,堆肥DOM组成复杂,不同荧光基团产生的荧光峰可能相互重叠.

为研究堆肥过程类蛋白和类腐殖质物质含量变化,本研究将堆肥DOM的三维荧光光谱根据文献报道分为5个区域[4],其中区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ为类蛋白物质,而区域Ⅲ和Ⅴ为类腐殖质物质[17].图2为5个区域对应的体积在堆肥过程中的变化图,其中显示,堆肥过程区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ在初期(0~5d)呈上升趋势,随后其浓度下降,总体呈下降趋势,显示堆肥过程类蛋白物质在发酵初期不断增多,随后不断降低.初期的增多可能与微生物活动旺盛、大量不可溶的蛋白类物质被溶出和释放有关,而后期的降低与这一时期类蛋白物质大部分被降解有关.与类蛋白物质不同,类腐殖质荧光区Ⅲ和Ⅴ在堆肥初期呈下降趋势,而在后期和二次发酵过程该值明显上升,显示堆肥初期简单的类腐殖质物质也不断被降解和转化,在堆肥后期腐殖质不断被合成,含量增加,即堆肥过程腐殖化作用主要发生在堆肥后期和二次发酵过程中.

2.3　堆肥过程有机物聚合化研究

前人研究显示,在有机物的紫外?可见吸收光谱中,波长260~280nm、460~480nm和600~700 nm范围内的吸收值A1、A2和A3依次与苯环化合物含量、开始腐殖化有机物的含量及高度聚合有机物的含量有关[18].图3(a)显示,堆肥初期(0~5d)A1的积分面积呈下降趋势,而在随后的5~32d又呈上升趋势,尤其是在堆肥的5~10d上升最为剧烈,显示在堆肥升温期苯环化合物不断减少,在堆肥的高温期和降温期苯环化合物不断增多,表明堆肥升温期是有机物的降解期,而高温期和降温期由于苯环化合物在合成腐殖质物质,其浓度不断升高,二次发酵过程中A1的下降可能与这一时期主要出于厌氧过程,苯环化合物被降解有关.堆肥过程A2和A3的变化与A1类似,其上升最为剧烈的为堆肥5~10 d,显示这一时期是有机物腐殖化和缩合化最为剧烈的时期.

4534

11期卜贵军等:

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究(a)、(b)、(c)、(d)、(e)依次为0、5、10、32、42d 堆肥样品

图1　鸡粪堆肥过程水溶性有机物三维荧光光谱图变化Fig.1　Changes in the three dimensional fluorescence spectra of

dissolved organic matter during chicken manure

composting 图2　鸡粪堆肥过程不同荧光组分的变化特征Fig.2　Change characteristics of different florescence fractions

during chicken manure composting

根据前人的报道[12,18],腐殖化指数被定义为面积A 2与A 1的比值(A 2/A 1)、A 3与A 1的比值(A 3/

A 1)以及A 3、A 2之和与A 1的比值(A 3+2/A 1).A 2/A 1

反映了木质素在开始转化时的比例,A 3/A 1表示了

腐殖化物质和非腐殖化物质的比例,而A 3+2/A 1可

表征腐殖化与非腐殖化物质的相关性,该值增加速率越快,腐殖化水平越大.图3(b)显示,A 2/A 1、A 3/

A 1及A 3+2/A 1在堆肥的0~10d 呈不断上升趋势,这依次说明堆肥中木质素在开始转化时的含量越来越高、腐殖化物质与非腐殖化物质的比率越来越高、以及腐殖化增大水平越来越大(即有机物缩合度不断提高).在随后的降温期,A 2/A 1和A 3/A 1呈下降趋势,显示可转化的木质素的含量和腐殖质物质的相对含量不断减少,即部分缩合度不高的芳构化物质被降解了,但是,在二次发酵过程中,A 2/A 1、A 3/A 1及A 3+2/A 1值又开始上升,显示二次发酵提高

了堆肥的腐殖化率和有机物分子的聚合度.综合以上结果可以知道,堆肥过程有机物的腐殖化和高度聚合化主要发生在高温期和二次发酵过程.

2.4　堆肥过程水溶性重金属变化分析在堆肥中的各形态的重金属中,水溶态重金属的活性最高,其最容易被植物利用,毒性最强.因此,本研究分析了堆肥过程水溶态重金属的含量及其变化,结果如表2所示.在所分析的7种重金属中,Fe 的浓度最高,其在堆肥过程中的浓度分布在1.069~7.106mg ·L -1之间;Al、As、Cr、Cu 和Mn 的浓度分布在0.1~1.008mg ·L -1之间,显著低于Fe 的含量;堆肥浸提液中浓度最低的重金属为Pb,

其值在0.003~0.02mg ·L -1范围内,不足其他重金属的十分之一.

Al 在堆肥过程中的变化波动较大,经堆肥后其

浓度由0.027mg ·L -1上升至0.744mg

·L -1,显示堆5

534

环境科学35卷

图3　鸡粪堆肥过程特征紫外吸收参数变化

表3显示,除了Al外,堆肥浸提液中的DOM的浓度(DOC)随重金属含量增加呈增加态势,但是堆肥DOC与重金属浓度未呈现显著相关性,这一结果表明,堆肥浸提液中并不是所有的有机物都能影响重金属的分布;相关分析也表明,堆肥DOM中的小分子有机酸含量与重金属未呈现出显著相关(数据未列出),因此可以知道这一部分有机物在堆肥过程对重金属分布影响不大;除了小分子有机酸外,腐殖质和蛋白类物质也是堆肥DOM的重要组成组分,因此,本研究对堆肥浸提液中的重金属与腐殖质及蛋白类物质进行了相关性分析,结果显示,堆肥浸提液中As和Cu的含量与区域体积v5(类腐殖质物著相关,但是其相关性指数高于类蛋白和类富里

酸物质,显示浸提液中大部分Pb和Mn也与类腐

殖质物质结合在一起,生物有效性也低.Cr和Fe

含量与类腐殖质在堆肥过程呈现相同的变化趋

势,但是二者相关性较差,这可能分别来自于下列

原因:Cr可以阴离子的形式存在,导致其与重金

属结合很难;而Fe在堆肥过程中,可以通过还原

作用由溶解度较低的三价铁转化为溶解度较高的

二价铁[24].Al与区域体积v5(腐殖质物质)呈现负相关,而与区域v1和v2(类蛋白物质)正相关,显示浸提液中Al主要结合在易微生物利用的类蛋白

物质上,生物可利用性高.

6534

11期卜贵军等:鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究

表3　堆肥样品中水溶性重金属与有机物含量相关性分析1)

Table 3　Correlation analysis between dissolved heavy metals and organic matter in the compost sample

DOC

Al -0.8240.6910.715-0.123-0.033-0.925?0.0870.196

0.1740.8440.9580.024As 0.805-0.940?-0.7950.623-0.3290.943?0.10.0170.1080.2620.5890.016Cr 0.312-0.462-0.647-0.271

-0.107

0.558

0.610.433

0.238

0.659

0.864

0.328

Cu 0.662-0.828-0.8430.223-0.2580.884?0.2240.0830.0730.7180.675

0.046

图4　堆肥样品中水溶性重金属和有机物的主成分分析Fig.4　Principal factor analysis among dissolved heavy metals

and organic matter in the compost sample

目前对于重金属生物有效性研究最新的技术为薄膜扩散梯度技术(diffusive gradients in thin?films technique,DGT)[26],它是目前为止模拟生物吸收较

好的一种新型原位采集并测量重金属生物有效性的技术

[27]

.DGT 技术所测量的重金属有效态是由结

品中Al、As、Cr、Cu、Fe、Mn 及Pb 的生物有效性.

参考文献院

[1]　Fuentes M,González?Gaitano G,García?Mina J M.

The

usefulness of UV?visible and fluorescence spectroscopies to study the chemical nature of humic substances from soils and composts

[J].Organic Geochemistry,2006,37(12):1949?1959.

[2]　Yu G H,Tang Z,Xu Y C,et al .Multiple fluorescence labeling

and two dimensional FTIR?13C NMR heterospectral correlation

spectroscopy to characterize extracellular polymeric substances in biofilms produced during composting[J].Environmental Science

&Technology,2011,45(21):9224?9231.

[3]　Wei Z M,Xi B D,Zhao Y,et al .Effect of inoculating microbes

in municipal solid waste composting on characteristics of humic acid[J].Chemosphere,2007,68(2):368?374.

534

环境科学35卷

[4]　He X S,Xi B D,Wei Z M,et al.Spectroscopic characterization

of water extractable organic matter during composting of municipal

solid waste[J].Chemosphere,2011,82(4):541?548. [5]　李丹,何小松,席北斗,等.生活垃圾堆肥渗滤液污染物组

成与演化规律研究[J].环境科学,2013,34(7):422?

428.

[6]　赵越,何小松,席北斗,等.鸡粪堆肥有机质转化的荧光定

量化表征[J].光谱学与光谱分析,2010,30(6):1555?

1560.

[7]　He X S,Xi B D,Pan H W,et al.Characterizing the heavy

metal?complexing potential of fluorescent water?extractable

organic matter from composted municipal solid wastes using

fluorescence excitation?emission matrix spectra coupled with

parallel factor analysis[J].Environmental Science and Pollution

Research,2014,21(13):7973?7984.

[8]　何小松,席北斗,魏自民,等.堆肥过程中水溶性有机物常

规荧光与固体表面荧光光谱比较[J].农业工程学报,2010,

26(10):272?276.

[9]　李鸣晓,何小松,刘骏,等.鸡粪堆肥水溶性有机物特征紫

外吸收光谱研究[J].光谱学与光谱分析,2010,30(11):

3081?3085.

[10]　王玉军,窦森,李业东,等.鸡粪堆肥处理对重金属形态的

影响[J].环境科学,2009,30(3):913?917. [11]　李英军,何小松.鸡粪堆肥水溶性有机物转化特性研究[J].

环境工程学报,2010,4(9):2135?2140.

[12]　杨楠,于会彬,宋永会,等.应用多元统计研究城市河流沉

积物孔隙水中DOM紫外光谱特征[J].环境科学学报,

2014,2014,34(7):1751?1757.

[13]　Zbytniewski R,Buszewski B.Characterization of natural organic

matter(NOM)derived from sewage sludge compost.Part2:

multivariate techniques in the study of compost maturation[J].

Bioresource Technology,2005,96(4):479?484. [14]　He X S,Xi B D,Jiang Y H,et al.Elemental and spectroscopic

methods with chemometric analysis for characterizing composition

and transformation of dissolved organic matter during chicken

manure composting[J].Environmental Technology,2012,33

(17):2033?2039.

[15]　Marhuenda?Egea F C,Martínez?Sabater E,JordáJ,et al.

Dissolved organic matter fractions formed during composting of

winery and distillery residues:Evaluation of the process by

fluorescence excitation?emission matrix[J].Chemosphere,

2007,68(2):301?309.

[16]　Shao Z H,He P J,Zhang D Q,et al.Characterization of water?

extractable organic matter during the biostabilization of municipal

solid waste[J].Journal of Hazardous Materials,2009,164(2?

3):1191?1197.

[17]　Chen W,Westerhoff P,Leenheer J A,et al.Fluorescence

excitation?emission matrix regional integration to quantify spectra

for dissolved organic matter[J].Environmental Science and

Technology,2003,37(24):5701?5710.

[18]　Albrecht R,Le Petit J,Terrom G,et https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,parison between

UV spectroscopy and nirs to assess humification process during

sewage sludge and green wastes co?composting[J].Bioresource

Technology,2011,102(6):4495?4500.

[19]　Knoth de Zarruk K,Scholer G,Dudal Y.Fluorescence

fingerprints and Cu2+?complexing ability of individual molecular

size fractions in soil?and waste?borne DOM[J].Chemosphere,

2007,69(4):540?548.

[20]　Zhou L X,Yang H,Shen Q R,et al.Fractionation and

characterization of dissolved organic matter derived from sewage

sludge and composted sludge[J].Environmental Technology,

2000,21(7):765?771.

[21]　Jensen D L,Ledin A,Christensen T H.Speciation of heavy

metals in landfill?leachate polluted groundwater[J].Water

Research,1999,33(11):2642?2650.

[22]　Calace N,Liberatori A,Petronio B M,et al.Characteristics of

different molecular weight fractions of organic matter in landfill

leachate and their role in soil sorption of heavy metals[J].

Environmental Pollution,2001,113(3):331?339. [23]　Kalbitz K,Geyer W,Geyer S.Spectroscopic properties of

dissolved humic substances—a reflection of land use history in a

fen area[J].Biogeochemistry,1999,47(2):219?238. [24]　He X S,Xi B D,Cui D Y,et al.Influence of chemical and

structural evolution of dissolved organic matter on electron transfer

capacity during composting[J].Journal of Hazardous Materials,

2014,268(15):256?263.

[25]　何小松,余红,席北斗,等.填埋垃圾浸提液与地下水中污

染物组成差异及成因[J].环境科学,2014,35(4):187?

194.

[26]　Davison W,Zhang H.In situspeciation measurements of trace

components in natural waters using thin?film gels[J].Nature,

1994,367(6463):546?548.

[27]　Webb J A,Keough M J.Measurement of environmental trace

metal levels with transplanted mussels and diffusive gradients in

thin films(DGT):a comparison of techniques[J].Marine

Pollution Bulletin,2002,44(3):222?229.

[28]　隋殿鹏,孙挺,范洪涛,等.薄膜扩散梯度技术———一种原

位富集采样技术[J].化学通报,2007,(12):954?960.

8534

沉积物中重金属的生物有效性研究综述

沉积物中重金属的生物有效性研究综述张学辉1，陈爱华1，宋端阳1 (大连水产学院，大连，116023) xhz19810@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, 摘要：本文综述了沉积物中重金属的生物有效性的研究，主要包括重金属污染常用评价体系，沉积物中重金属的存在形态，以及生物对重金属的生物利用等方面。同时对沉积物中重金属的生物有效性研究进行了展望。关键字：沉积物重金属生物有效性近年来,随各种工业废液排入水体,其中重金属的含量越来越高,严重影响着人类及其它生物的健康与生存,如汞、砷、铬能引起神经系统疾病和有致癌作用。海洋沉积物是进入海水中许多化学物质的主要归宿地，海洋沉积物环境质量研究自上世纪8O年代以来已成为国际重要研究领域[1]。在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性，对积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题[12]。一、沉积物中重金属污染的评价体系及存在形态 1.1沉积物中重金属污染的评价体系对于沉积物中重金属污染的研究，近年来出现了许多从沉积学角度提出的污染评价方法，如地累积指数法(Geoaccumulation Index)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)及Hilton 等的回归过量分析法(Excess after Regression Analysis)．我国学者贾振邦等应用模糊集理论(Theory of Fuzzy Subset)和脸谱法(Face graph)对沉积物中重金属进行了评价。上述评价方法代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法。潜在生态危害指数法和地累积指数法是两种比较常用的评价体系。 1.1.1潜在生态风险评价潜在生态风险指数法是瑞典学者Haknson[3]于1980年提出的，它是划分沉积物污染程度及其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的方法，通过测定沉积物样品中有限数量的污染物含量进行计算。潜在生态风险指数值可反映表层沉积物金属的含量、金属污染物的种类数、金属的毒性水平及水体对金属污染的敏感性。生态风险指数法在我国的应用已较为广泛，不少文献介绍了利用该法进行水域生态风险性分析和评价，并对水域的生态风险性进行定量分析作出了有益的尝试。其计算公式如下： -1-

中试规模猪粪堆肥挥发性有机物排放特征

第33卷第6期农业工程学报 V ol.33 No.6 192 2017年 3月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2017 中试规模猪粪堆肥挥发性有机物排放特征周谈龙1，尚斌1，董红敏1※，陶秀萍1，刘统帅1，王悦2 （1. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081； 2. 北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100081）摘要：为监测堆肥过程挥发性有机物（volatile organic compounds, VOCs ）排放情况，该文开展了猪粪堆肥现场试验，采用苏玛罐采样，气相色谱-质谱法分析了猪粪好氧堆肥过程中VOCs 浓度。结果表明：猪粪好氧堆肥过程中可以检测出的VOCs 有81种，包括烷烃类34种，芳香烃类21种，卤烃类19种，胺类1种，含硫化合物3种，氟利昂类3种；其中检出率高且浓度远远超过其嗅阈值的VOCs 包括三甲胺、二甲基硫、二甲基二硫和二甲基三硫，VOCs 排放主要发生在堆肥的前2周。该研究将为控制猪粪堆肥过程中VOCs 气体排放提供科学数据支持。关键词：堆肥；猪粪；排放控制；挥发性有机物 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.025 中图分类号：X712 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-06-0192-07 周谈龙，尚斌，董红敏，陶秀萍，刘统帅，王悦. 中试规模猪粪堆肥挥发性有机物排放特征[J]. 农业工程学报，2017，33(6)：192－198. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.025 https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, Zhou Tanlong, Shang Bin, Dong Hongmin, Tao Xiuping, Liu Tongshuai, Wang Yue. Emission characteristics of volatile organic compounds during pilot swine manure composting[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(6): 192－198. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.025 https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, 0 引言挥发性有机物VOCs （volatile organic compounds ）通过参加大气光化学反应产生有害的挥发性有机物，不仅会引起全球变暖、恶臭、平流层臭氧耗竭及对流层臭氧的形成等环境问题，还对人体有害 [1-2]。当VOCs 质量浓度在3～23 mg/m 3时，会对人体产生刺激和不适；当质量浓度大于25 mg/m 3时，除了头痛外，还可能会出现其他神经毒性作用。2010年中国人为源VOCs 排放总量为2 230万t ，其中废弃物处理过程中VOCs 排放量约为4.1万t [3]，废弃物管理过程是VOCs 重要的排放源之一。堆肥作为废弃物资源化利用的一种有效途径，已经得到了广泛的应用[4]，在堆肥过程中会大量产生和释放VOCs [5-6]，好氧发酵过程中产生的VOCs 种类达100种以上，总挥发性有机物（total volatile organic compounds ，TVOCs ）可达14 547 mg/m 3[7-8]；Defoer 等[9]在蔬菜、水果和庭院垃圾（vegetable, fruit and garden waste ，VFG ）堆肥中检出89种物质，其中TVOCs 在0.09～23.6 mg/m 3；Scaglia 等[10]在城市固体废弃物堆肥中检出147种VOCs ，收稿日期：2016-10-18 修订日期：2017-02-15 基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-36-10B ）；公益性行业（农业）科研专项项目（201303091）作者简介：周谈龙，男，安徽阜阳人，研究方向为农业废弃物处理和资源化利用。北京中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081。 Email ：zhoutanlong@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, ※通信作者：董红敏，女，河北新乐人，博士，研究员，主要从事畜牧环境工程方面研究。北京中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081。Email ：donghongmin@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, 认为含氮和含硫化合物是主要的恶臭物质； Delgado-Rodríguez 等[11]研究发现城市固体废弃物堆肥产生的VOCs 主要有烷烃类、萜烯、醇类、酸、酸酯类、酮类、芳香族化合物；张朋月等[8]研究发现堆肥产生的VOCs 主要以烃类、芳香烃、萜类、酮类、有机硫化物为主；相关学者研究表明不同有机废弃物在好氧发酵过程中产生的VOCs 种类和浓度均有所不同[6,8,12-14]。He 等[1]研究表明间歇式通风比连续式通风TVOCs 排放减少28%；Shen 等[5]研究认为VOCs 排放主要集中在堆肥前期，产生的TVOCs 量是挥发排放出的2.3倍，其余的被吸收和降解。但目前关于堆肥过程中产生的VOCs 的研究主要集中在污泥[2,15-16]、生活垃圾[14,17]和厨余垃圾[12,18]。而对畜禽粪便堆肥过程中产生的VOCs 种类和浓度的研究相对较少，Turan 等[7]研究了家禽废弃物在堆肥过程中VOCs 的排放质量浓度在411～14 547 mg/m 3；张朋月等[13]研究了猪粪、牛粪和鸡粪堆肥排出的VOCs 成分差异性；沈玉君等 [19]研究发现猪粪堆肥产生31种VOCs ，且有关畜禽粪便堆肥过程中VOCs 的排放研究主要为小试试验，缺乏实际生产堆肥过程中VOCs 气体排放的研究。本研究通过对猪粪堆肥现场试验，对堆肥不同阶段的VOCs 进行定量分析，明确排放规律，为VOCs 控制提供依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料试验于北京市大兴区某规模化猪场进行，猪场存栏基础母猪920头，保育猪2 600头，育肥猪4 200头。母

重金属污染生物修复方法概述

重金属污染生物修复方法及研究进展汪翀 (吉首大学资环学院08环工2 2008092016) 【摘要】：从生物修复的概念和重金属污染土壤的方式出发。对重金属污染土壤植物修复和微生物修复两个方面的一般原理、方法和研究动态进行了综述。阐述了土壤重金属污染的来源及危害，综述了生物修复土壤重金属污染的机理及技术。从利用微生物降低重金属的毒性、微生物展示技术用于土壤重金属污染的治理、生物表面活性剂去除土壤重金属、植物根际宜生茵对重金属的修复等方面对土壤重金属污染微生物修复的研究进行了综述。本文从植物修复、动物修复、微生物修复三方面介绍了水体中重金属污染以及土壤中重金属的修复方法以及对生物修复研究技术的发展前景做了大致的预料，并着重对现在的重金属生态修复研究进展对了详细的介绍。最后也对生物修复方法做了简单的总结概述。 Abstract:The technology of bioremediation becomes a new area of research with features of low cost，high efficiency，no second pollution and wide applicability. The source of pollution and harm of the soil heavy metal were expatiated，the mechanism and technology of bioremediation of soil．Contaminated by heavy metals were summarized. The advances on microorganism remediation of soil polluted by heavy metals were reviewed in this paper．The utilization of micro-organism to reduce the toxicity of heavy metal，the application of microorganism-surface display technology in the remediation of soil heavy metal，the clean up of heavy metal in the soil by using biosurfactants，and the application of PGPR for the bioremediation of heavy metal in the soils were introduced 【关键词】：重金属；污染土壤；生态修复；水体污染 Keywords: heavy metal; contaminated soil；ecological remediation； Water pollution 【前言】：近年来,我国水体中的重金属含量呈逐年上升趋势,已经严重威胁到人们的健康。生物修复技术是一种可有效地解决重金属污染的治理方法,能够降低因重金属超标而引发的各种疾病及一系列环境问题。因为效果显著，但成本低廉，所有越来越受到人们的重视。[1]生物修复也是土壤重金属污染整治的重要手段之一，是目前世界范围内的研究热点,也是目前少见的土壤污染治理的环境技术。[2] 一．水体中重金属污染生物修复 1.植物修复：植物修复技术是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程。类型可分为植物固定、植物降解、植物挥发、植物提取、根系过滤。[3]人们也可以利用藻类对重金属的吸收以及对重金属的耐受机理，使用藻类生物修复重金属污染水体。[4] 2.动物修复：水体中，可采用动物操纵修复，即通过添加肉食性鱼类，或减少浮游生物食性鱼类使浮游动物生物量增加，以控制蓝、绿藻生长。[5]滤食性动物和腐食性动物可以利用它们的摄食习性来有效降低养殖对水体环境造成的负面影响，所以，近年来，这些动物越来越得到人们的重视。[6]

鸡粪好氧堆肥技术方案

鸡粪好氧堆肥处理方案目录 1．项目说明 2．堆肥处理工艺设计 3．堆肥厂设计参数与布置 4．投资成本与效益分析 5．二期生产有机无机复混肥规划设计 1．项目说明 1.1 背景介绍目前，大型养殖场和农业生产中产生的大量有机废弃物如畜禽粪便、作物秸秆等没有得到合理利用，不仅浪费了资源，而且对人们的生产和居住环境造成威胁。以鸡粪、猪粪和作物秸秆等为原料，通过堆肥工程将这些废弃物转化为有机肥，不仅能实现资源再生利用，而且能美化生活环境，推动区域经济发展，是当前推动社会主义新农村建设的重要内容之一，具有重要的经济效益、环境效益和社会效益。好氧堆肥，指在人工控制下，在一定的水分、碳氮比（C/N）和通风条件下通过微生物的发酵作用，将畜禽粪便和作物秸秆等废弃有机物转变为肥料的过程。目前国内应用最多的堆肥方式是条垛式和地上浅槽式两种类型，在我国北方地区，多采用拱形棚式条垛或连栋棚式浅槽，利于冬季保温和增温。条垛式堆肥是将原料混合物堆成长条形的堆或条垛，通过人工或机械的定期翻堆配合自然通风来维持堆体中的有氧状态，在好氧条件下进行发酵分解。垛的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形。 1.2 项目介绍本项目以养鸡场产生的鸡粪和稻壳为原料，利用德国BACKHUS好氧堆肥翻抛机，通过堆肥工程技术生产精致有机肥。项目地点位于河南省，日处理鸡粪和稻壳混合物333吨，混合物含水量为60%，具有通过好氧堆肥方式处理鸡粪并生产有机肥的有利条件。本方案设计包括一期好氧堆肥处理生产精致有机肥和二期生产颗粒化有机无机复混肥两部分，一期生产产品为精制有机肥，产品为褐色或灰褐色粉状物料，采用塑料编织袋包装后直接销售；二期生产产品为有机-无机复混肥，通过向精制有机肥中加入适量无机养分，经混合、造粒、烘干制成颗粒状复混肥。 2．堆肥处理工艺设计工艺路线是将湿鸡粪与稻壳混合物的含水率调到60%左右，利用生物发酵升温杀菌，使鸡粪含水

五大类重金属污染物治理技术可行性分析

五大类重金属污染物治理技术及可行性分析(一)铅(Pb)治理技术与其可行性分析目前，工业中处理废水中重金属铅离子一般采用化学沉淀法和离子交换法。另外，液膜法和生物吸附法是新兴的含铅废水的处理方法，目前处于研究阶段。（1）化学沉淀法：化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法。所用沉淀剂有：石灰、烧碱、氢氧化镁、纯碱以及磷酸盐，其中氢氧化物沉淀法应用较多。此法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起沉降，处理效果比较好，可以达到国家排放标准。但大量的铅盐污泥不易处理，容易造成二次污染，且此法存在占地面积大、处理量小、选择性差等缺点。（2）离子交换法：离子交换法是利用离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子进行交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力。离子交换法处理铅离子是较为理想的方法之一，不但占地面积小、管理方便、铅离子脱除率很高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次污染。离子交换法的缺点是一次性投资比较大，且再生也存在一定的困难。（3）生物吸附法使用生物材料处理和回收含铅废水的技术是既简单又经济的治理方法，已经引起了人们的重视。生物材料对重金属天

然的亲和力，可用以净化浓度范围较广的铅离子废水以及混合的金属离子废水。其优点有：①受pH值影响小；②不使用化学试剂；③污泥量极少；④无二次污染；⑤排放水可回用；⑥菌泥中金属可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附法将是废水深度处理常用的方法。化学沉淀法由于容易产生二次污染，不符合绿色化学的宗旨，固其处理虽能达标，但并不符合当今时代和实际的要求，不鼓励用于珠三角地区铅污染的处理。珠三角地区由于土地价格高昂，因此对比下，选择占地面积小，管理方便，脱除率高的离子交换法结处理废水中的铅较为符合实际情况。而在土壤中的铅污染适宜使用生物吸附法和植物修复法，利用超富集植物对土壤中的铅进行富集，可有效的去除土壤中的铅，再辅以微生物处理法，使得处理效果大大增加。 (二)汞(Hg)治理技术及其可行性分析含汞废水主要来源于有色金属冶炼厂、化工厂、农药厂、造纸厂、染料厂及热工仪器仪表厂等。从废水中去除无机汞的方法有硫化物沉淀法、化学凝聚法、活性炭吸附怯、金属还原法、离子交换法和微生物法等。一般偏碱性含汞废水通常采用化学凝聚法或硫化物沉淀法处理。偏酸性的含汞废水可用金属还原法处理。低浓度的含汞废水可用活性炭吸附法、化学凝聚法或活性污泥法处理，有机汞废水较难处理，通常先将有机汞氧化为无机汞，而后进行处理。（1）还原法： NaBH4（硼酸钠）还原法：非金属还原剂——硼酸钠，与汞反应后主要生成汞和偏硼酸、放出氢气。Hg2+＋BH4-＋2OH- = Hg↓＋3H2↑＋BO2-。金属还原法：凡是氧化还原电位低于Hg2+的，如Cu. Zn.

鸡粪发酵方法

鸡粪发酵：鸡粪发酵是肥料的一种制作方式，可制作成其他动物的粗饲料，优势是快速启动发酵。几种方法： 1、烘干机烘干; 2、传统的发酵、那么传统发酵(露天)达到腐熟的时间常需1～3个月，其周围恶臭难闻，蚊、蝇大量滋生，环境污染十分严重。国内外的研究出用发酵剂快速发酵表明，向鸡粪中添加特定的微生物菌群，能有效促进有机物降解，加速鸡粪腐熟速度，同时有利于消除致臭物质，减轻对环境的污染。发酵鸡粪的微生物菌剂中起关键作用的主要微生物有细菌、丝状真菌、酵母菌、放线菌等，包括纤维分解菌、蛋白分解菌、酵母菌、光合细菌、乳酸菌、除臭菌等多种有益微生物。这些菌群在生长中产生的代谢物质相互利用。在鸡粪堆制发酵过程中微生物菌群以辅料为载体与鸡粪组成复杂而稳定的微生态系统，能够快速使鸡粪发酵制成肥料或饲料。优势：一、快速启动发酵。一般在夏季，经微生物发酵剂处理的鸡粪堆肥达到无害化指标的堆制时间一般为20天左右，而自然发酵达到这一指标时间常需60天左右。主要是因为微生物的生长繁殖，使物料中物质发酵降解，缩短堆肥达到高温阶段的时间，并延长高温期。而在冬季尤其是北方，由于气温太低，难以启动发酵，可以在鸡粪中添加发酵剂微生物，便可快速启动鸡粪发酵。

二、消灭病原微生物。在微生物菌剂处理鸡粪的过程中，温度可达65℃～70℃甚至更高，高温不仅使鸡粪等物料快速腐熟，而更重要的是能有效地杀灭其中病原微生物或病毒，其中50℃～70℃的堆温，持续6～7天，对虫卵和病原菌。即可达到很好的致死效果，如禽流感病毒，60℃～70℃高温数分钟便可致其死亡。三、去除臭味。在鸡粪中添加微生物菌剂，可以有效祛除恶臭气体。这主要是由于微生物可以将不含氮、硫的有机物质如苯酚、羧酸、甲醛等被分解为CO2和H20；将含氮的有机物氨化为NH3，NH3可被亚硝化细菌氧化为NO2-，再进一步被硝化细菌氧化为N03-；含硫的恶臭物质经微生物分解释放出H2S，被硫氧化细菌氧化成为硫酸等，使污染物得以去除。四、酶活性变化。鸡粪堆积发酵过程中的一切生物化学过程都是在酶的参与下进行的，酶活性大小反映了有机物料堆制中各种生物化学过程的强度。接种微生物菌剂的鸡粪堆肥，由于菌剂中含有较多产纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶和过氧化氢酶等酶的微生物。因此，其各种酶活性显著高于自然堆制。五、增加肥效。微生物可以分解鸡粪中的淀粉、脂类化合物、半纤维素和蛋白质等较易分解的物质以及部分纤维素和少量木质素，其中部分转化为水溶性碳、氮化合物，同时初期被微生物利用的部分碳、氮源随着微生物的死亡而被逐渐分解释放。因此，可以增加粪便中水溶性碳、氮的含量。与鸡粪自然发酵相比，由于微生物菌剂产生的各种酶类能催化有机质快速转化为腐殖态，接种微生物菌剂的堆肥在相

土壤重金属生物可利用性

对土壤中重金属生物可利用性的认识摘要生物可利用性，作为土壤中重金属危害程度的一个指标，常被用来评价修复治理工作的效果。一般通过化学提取手段或生物毒性试验来对重金属生物可利用性做出一个评估。文中主要对化学提取手段进行了阐述，并着重对其中的Tessier五步提取法进行了整理优化，同时提出应根据土壤理化性质确定生物可利用的重金属存在形态。关键词重金属土壤生物可利用性Tessier 土壤重金属污染已经成为一个热点环境问题，而对重金属污染土壤的修复治理工作也成为环境工作者新的探索领域。一般的修复技术包括物理修复、化学修复、生物修复、化学和生物联合修复等。生物可利用性，作为土壤中重金属危害程度的一个指标，常被用来评价修复治理工作的效果。实际评价重金属生物可利用性，主要通过化学提取手段或生物毒性试验来实现。生物毒性试验主要利用植物、动物或微生物等在内的指示性生物进行观察研究。化学提取主要包括单一提取与连续提取两种，常用的提取剂有酸类（如盐酸等）、盐类（如CaCl2等）、缓冲液（如NH4OAc等）和螯合剂（如DTPA、EDTA等）。当前常用的单一提取主要是将0.05M EDTA 或DTPA作为提取剂，对土壤中重金属生物可利用性进行评价。连续提取则是使用多种提取剂对土壤中不同存在形态的重金属分步提取，包括可溶态、沉淀态、有机结合态等。其中，普遍被采用的是Tessier等人于1979年提出的五步提取法，主要过程参照原文大致如下： 1.可交换态取干燥研磨后的土壤0.5g于50 mL塑料离心管内，加入pH为7.0的1M MgCl2（用NaOH，HCl调pH）溶液8 mL，室温下提取1 h，连续震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 2.碳酸盐结合态取第一步沉淀，加入8mL 1M NaOAc（用HOAc调节pH至5）。室温下提取5 h，连续震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 3.铁锰氧化态在25%（V/V）HOAc中配置0.04M的NH2OHHCl（盐酸羟胺），pH约为2。取上一步沉淀，加入20 mL提取剂，于96±3 ℃条件下水域加热提取6 h，并阶段性震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 4.有机结合态取上一步沉淀，加入3mL0.02M HNO3与5 mL30%H2O2（用HNO3调整pH至2），于85±2℃条件下水域加热2 h，阶段性震荡。后再加入3 mL 30% H2O2（用HNO3调整pH 至2），于85±2 ℃条件下水域加热3 h，阶段性震荡。取出冷却后，加入5 mL 3.2M的NH4OAc（在20%v/vHNO3中），并稀释到20 mL，常温震荡30 min。离心后取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 5.残渣态与总量消解一样。首先加入2 mL HClO4与10mLHF，蒸至近干，后加入1 mL HClO4与10 mL HF，蒸至近干，最后加入1 mL HClO4，蒸至大量白烟出现，将剩余残渣溶于浓盐酸，并稀释至25 mL。测定溶液中重金属含量。通过Tessier法提取的重金属形态共分为五种，且一般认为可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态较有机结合态与残渣态活泼，更易被土壤生物利用，存在环境风险，归类为生物

鸡粪处置方案

重庆峰牧渝凤家禽有限公司种鸡场鸡粪处置方案重庆峰牧渝凤有限公司优质土鸡源总场有机肥料厂拟试用广西南宁市生物工程技术中心提供的有机固体废弃物发酵剂，发酵鸡粪生产生物有机肥料，为此制订本方案。一、生物有机肥料的生产：本项目采用堆放式二次发酵好氧堆肥法 ⒈备料：鸡粪 ①原料：本场每年产出鸡粪约有吨左右，种鸡粪是上好的有机肥原料。 ②调理剂：统糠、木屑、秸秆、中药渣等因集约化养鸡场产出的鸡粪含氮相对较高，为了调节鸡粪的碳氮比和水分等，需要添加一些含碳高的物料如统糠、木屑、秸秆、中药渣等作为调理剂（秸秆和中药渣需铡碎或粉碎）； ③“必恩牌”堆肥速效菌曲（堆肥发酵剂）发酵一吨物料需堆肥发酵剂2kg，本厂堆肥年需量 t。 “必恩牌”堆肥速效菌曲使用说明本品是复合有益微生物活菌制剂，应用于畜禽粪便、秸秆等固体有机物料堆放式发酵，使之快速发酵分解腐熟，成为生物有机肥料。本品中含有细菌、酵母菌、放线菌等有益微生物，能高效分解纤维素、木质素、果胶等分解为简单的碳水化合物，将粗蛋白分解为氨基酸和肽，在物料发酵过程中，产生并累积大量菌体和生理活性物质，如：维生素、有机酸、抗菌素、杀虫素及类植物激素，能向土壤补充大量有机质、改善土壤理化性状，消除板结，培肥地力，提高土壤保水保肥能力，改善土壤微生态环境，抑制有害微生物生长，形成良好的根际环境，从而使植物生长茁壮，抗虫抗病，高产优质。本品有效成分；有益活菌数大于等于2亿个/g 使用方法：（参照下面堆肥操作方法）注意：本品不能与消毒杀菌剂同用。

储存：本品应存放于阴凉、干燥、通风的库房，不能靠近高温和曝晒。 ⒉场地：硬化地面、塑钢瓦面车间内。 ⒊机械和工具：（与日产量相匹配）翻抛机（本公司目前应用的是轨道槽式翻抛机）搅拌机：双轴螺旋搅拌机粉碎机：有机物料粉碎机铲车：30型铲车包装机：全自动计量包装机叉车：（起重1吨） ⒋堆肥操作方法工艺流程：备料→预处理→混合搅拌→堆垛→翻堆→腐殖质化→粉碎→包装工艺说明：本方法是采取二次发酵工艺，原、辅料等备齐后，预处理主要用理剂与原料混合调理物料的水分和透气性，使含水率在30～65％之间，（手抓不能成团含水量低于30％，手抓成团碰即散约为30％，手抓紧感觉湿凉但没有水滴出约为60～65％，手抓紧有水滴出即含水量超过70％），调理水分适当，物料透气性好对发酵堆肥效果影响很大，可根据采用不同物料在实践中总结经验；辅料用于调节物料的碳氮比和平衡营养，理论上要求碳氮比在25～30：1为最好，以鸡粪主要原料时，如加入大约30～40％的干的统糠、木屑、秸秆等或其中一种作为调理剂，碳氮比就基本合适，可使物料快速升温。将上述物料（原料、辅料、调理剂、堆肥速效菌曲混合均匀）用铲车送入发酵槽；主发酵约需时7～10天，第一天堆温会由环境温度逐渐升至40℃以上，第二天堆温升至60～75℃，达到此温度时，应开始翻堆，每天翻堆一次，肥堆高温可保持7天以上，可杀死其中的致病菌、害虫卵和杂草种子，当堆温开始下降接近环境温度时，主发酵阶段结束（以鸡粪堆肥此阶段不宜超过10天，时间过长则很多养分会被分解为二氧化碳和水，造成损耗过大）；此时可将物料移至专门场地集中堆放，再不用翻堆，静置15～30天，期间肥堆物料内部发生复杂的化学反应，转化为稳定的腐殖质生物有机肥料。

鸡粪肥料的制作方法

鸡粪肥料的制作方法！一、干鸡粪快速发酵方法。先将干鸡粪平铺在地上呈长条状，种植户按鸡粪重量的35%浇水。每吨鸡粪喷洒微生物菌剂3千克，然后加过磷酸钙15千克(除臭用)，加草碳100千克。将堆肥翻两遍，堆成高约1米、宽1.5～2米、长度不限的堆，并在堆顶打孔若干个。最后用长方形塑料布将肥堆覆盖，塑料布与地面相接，隔1米压一重物，使膜内既通风又避免被大风鼓起。如果种植户在夏、秋季节发酵，早晚揭膜通风1次(1～2小时)，若天气晴朗可在头天傍晚揭膜，第二天早上再覆盖。按照这个方法堆沤3～4天后，堆温可升至60℃～70℃，堆沤10天后可翻堆1次，堆沤20天即能熟透，肥粪提高，消灭有害虫菌，成为优良的绿色环保肥料。

二、湿鸡粪发酵的方法。要先在地上铺一层秸秆粉(米糠、草粉、花生壳粉、草炭均可)，然后将湿鸡粪铺在上面，按堆料重量撒入0.1%尿素，每吨撒入15千克过磷酸钙，均匀喷施3000克微生物菌剂。种植户要注意的是肥堆的水分要控制在50%左右，可用秸秆粉调节湿度，以手握成团、从1米高落地能散开为宜。鸡粪的施用方法和注意事项一、鸡粪的施用方法。

1.底肥。鸡粪中含有最多的物质是有机质，这些有机质不溶于水，可以改良土壤，改善土壤的团粒结构。在农业生产上鸡粪作为一种优质的有机肥，主要用作底肥。 2.冲施。鸡粪中含有大量的速效氮肥和磷钾肥，用于冲施，能为作物生长提供大量的速效养分。注：不管是底肥或用于冲施，使用前必须进行发酵。二、鸡粪直接使用的危害。

1.传播病虫害。鸡在养殖过程中以粮食为主要食物，这些粮食上附着有大量的病菌，造成鸡粪中也会含有大量的寄生虫和多种病菌，如果不经发酵，直接使用，就会造成土传病害的严重发生。 2.容易烧苗。没有充分发酵的有机肥，含有大量的水分，很难做到施肥均匀，由于鲜鸡粪中含有大量的速效氮，幼苗根系一旦接触，就可能发生烧苗。 3.农残超标。鸡粪中含有大量的抗生素，如果不经发酵，直接使用，这些抗生素直接被作物吸收，就有可能造成抗生素含量超标，这些抗生素会对人体造成严重危害。 4.造成减产。鸡粪不经发酵直接施入土壤，会造成根腐病、茎基腐病、枯萎病、黄萎病等土传病害发生严重，而且对这些病害防治十分困难，一旦发生，常常造成严重减产。

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

第35卷第11期2014年11月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCE Vol.35,No.11Nov.,2014 鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究卜贵军1,2,于静3,邸慧慧4,罗世家1,2,周大寨1,肖强1,2? (1.湖北民族学院生物资源保护与利用湖北省重点实验室,恩施　445000;2.湖北民族学院林学园艺学院,恩施　445000; 3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都　610059; 4.湖北省烟草公司恩施州公司,恩施　445000) 摘要:采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外?可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~ 2.31mg ·L -1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM 的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe 的浓度(1.069~7.106mg ·L -1)最高,Al、As、Cr、Cu 和Mn 的浓度(0.1~1.008 mg ·L -1)其次,Pb 的浓度(0.003~0.02mg ·L -1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al 除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.关键词:鸡粪;堆肥;有机物;重金属;生物有效性中图分类号:X705　文献标识码:A　文章编号:0250?3301(2014)11?4352?07　DOI :10.13227/j.hjkx.2014.11.043 收稿日期:2014?03?31;修订日期:2014?05?04 基金项目:国家自然科学基金项目(31260057);湖北省科技厅自然科学基金项目(B2013077);生物资源保护与利用湖北省重点实验室第四批开放基金项目(PKLHB1322) 作者简介:卜贵军(1981~),男,讲师,主要研究方向为物质微观结构,E?mail:379977049@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, ?通讯联系人,E?mail:hbmysws@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, Influence of Organic Matter Evolution During Composting on the Bioavailability of Heavy Metals BU Gui?jun 1,2 ,YU Jing 3,DI Hui?hui 4,LUO Shi?jia 1,2,ZHOU Da?zhai 1,XIAO Qiang 1,2 (1.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;2.College of Forest and Horticulture,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;3.State Key Laboratory of Geological Hazard Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;4.Enshi Tobacco Company of Hubei Province,Enshi 445000,China) Abstract :Ion chromatography,fluorescence spectroscopy,UV?visible absorption spectroscopy and multivariate statistical analysis were applied to study the composition and evolution characteristics of dissolved organic matter (DOM)and heavy metal extracted from chicken manure during composting,and the influence of organic matter evolution on the bioavailability of these heavy metals was further investigated.The result showed that,a large number of organic acids were generated during the active stage,and their concentrations were in the range of 2097.55?2155.61mg ·L -1,39.24?51.58mg ·L -1,12.52?12.90mg ·L -1and 1.68?2.31mg ·L -1,respectively.During the curing stage,protein?like matter was degraded,whereas humic?like substances were formed,which increased the humification degree,condensation degree and stability of DOM.The content (1.069?7.106mg ·L -1)of dissolved iron ranked first during composting,that of dissolved Al,As,Cr,Cu and Mn (0.1?1.008mg ·L -1)ranked second,and the concentration of dissolved lead was the lowest.Concentrations of all heavy metals decreased during composting except aluminum.Furthermore,the result from correlation analysis showed that these dissolved heavy metals were bound with DOM,and their bioavailability was low.It could be concluded that,the bioavailability of the heavy metals in chicken manures became lower through the decrease of dissolved heavy metals and the binding between dissolved heavy metals and humic?like substances. Key words :chicken manure;composting;organic matter;heavy metals;bioavailability 堆肥是畜禽粪便常用的一种处理方式,在堆肥过程中,一部分有机物在微生物作用下降解成二氧化碳、水及氨等物质,导致堆体减容减重;另一部分有机物在微生物的作用下转化为富里酸、胡敏酸及胡敏素类等腐殖质物质,增强了堆肥的稳定度[1~3].堆肥过程中,大部分有机物只有在溶于水后才能被微生物利用,因此,水溶性有机物(DOM)是研究堆肥物质转化的重要介质,它比固相有机质更能灵敏反映堆肥过程物质演化特征[4~6].此外, 堆肥DOM 中含有的有机酸和腐殖酸类物质,能够吸附和络合重金属,引起后者存在形态和生物有效网络出版时间：2014-10-21 13:50 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,/kcms/doi/10.13227/j.hjkx.2014.11.043.html

理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展

Advances in Geosciences地球科学前沿, 2014, 4, 214-223 Published Online August 2014 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,/journal/ag https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,/10.12677/ag.2014.44026 Research Progress in the Effect of Physical and Chemical Properties on Heavy Metal Bioavailability in Soil-Crop System Yuan Yuan Coal Geological Bureau of Fujian Province, Fuzhou Email: 181475989@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html, Received: Jun. 8th, 2014; revised: Jul. 4th, 2014; accepted: Jul. 12th, 2014 Copyright ? 2014 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,/licenses/by/4.0/ Abstract This paper comprehensive reviewed the existing laws of heavy metals in soil-plant system, ana-lyzed the source, migration, transformation and enrichment regularity of heavy metal pollutants in soil plant system, summarized the effect of physicochemical properties of soil and crop physio-logical-biochemical factors on heavy metal bioavailability in soil-crop system, dissected the relat-ing factors, and discussed recent related research methods. This study finally submitted the weak link in the system, and proposed the further research in spatial relationship with different heavy- metals, influence mechanism and quantitative model. Keywords Soil-Crop System, Heavy Metal Form, Migration and Transformation Laws, Correlation Study 理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展袁园福建省煤田地质局，福州 Email: 181475989@https://www.wendangku.net/doc/9d11378106.html,

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

沉积物中重金属的生物有效性研究综述

中试规模猪粪堆肥挥发性有机物排放特征

重金属污染生物修复方法概述

鸡粪好氧堆肥技术方案

五大类重金属污染物治理技术可行性分析

鸡粪发酵方法

最新 土壤中重金属钴的存在形态和生物有效性变化-精品

土壤重金属生物可利用性

鸡粪处置方案

鸡粪肥料的制作方法

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展

最新土壤中重金属钴的存在形态和生物有效性变化-精品