施用不同污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响

通过田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品（A：含生物质炭堆肥品,B：不含生物质炭堆肥品）和不同施肥量,分析土壤CO₂、CH₄和N₂O动态变化特征和排放系数,研究施用污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO₂和CH₄排放主要集中在生长期,生物质炭堆肥品低施用量能减少CO₂排放,而高施肥量增加CO₂排放.CH₄排放主要为负值,总体表现为土壤吸收CH₄,对照处理吸收量远高于其他处理（P<0.01）,A组处理CH₄吸收量随施肥量的增加而增加（P<0.05）.N₂O排放集中在发芽期和幼苗期,施肥量越高,排放量越大（P<0.01）.污泥堆肥品农用过程排放的温室气体主要是N₂O,施用A、B两种污泥堆肥品的土壤N₂O排放系数分别为1.02%~1.90%和1.28%~2.93%.生物质炭堆肥品具有显著的碳减排效果,其温室气体排放量比不含生物质炭堆肥品的土壤低19.49%~35.56%,且对于N₂O的减排效果较CH₄更为显著.     

施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量：0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明：堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

大连湾表层沉积物中总汞和甲基汞的分布及影响因素

为研究大连湾表层沉积物中THg（总汞）和MeHg（甲基汞）的分布及影响因素,于2016年7月对大连湾12个采样点表层沉积物进行了调查,分析了沉积物中w（THg）和w（MeHg）及其与环境因子的关系.结果表明:①大连湾表层沉积物中w（THg）和w（MeHg）的平均值分别为（79.5±47.1）和（0.53±0.26）ng/g,MeHg%（甲基化比率）范围为0.39%~1.46%,平均值为0.74%.②沉积物中w（THg）和w（MeHg）均表现出由湾内向湾外降低的趋势,而MeHg%的空间分布特征与w（THg）和w（MeHg）相反,并且水产养殖活动的外源输入也可对MeHg%产生影响.③w（MeHg）与各环境因子均呈显著相关关系,表明沉积物中w（MeHg）主要受w（THg）和氧化还原条件的影响;MeHg%与Hg/C（THg与TOC摩尔比,下同）呈显著负相关,可能主要与沉积物中生物可利用Hg的比例影响有关,而MeHg%虽然与w（TOC）、w（TS）的相关性均不显著,但也体现出有机质和硫对Hg的生物可利用性的影响.研究显示,沉积物中生物可利用Hg在MeHg的产生过程中具有重要作用,而减少大连湾内汞和有机质的输入将有助于降低沉积物中w（MeHg）.      

贵州汞矿矿区不同位置土壤中总汞和甲基汞污染特征的研究

为了深入理解汞矿矿区土壤中总汞和甲基汞的污染特征,应用AAS、GC-CVAFS方法,分别对贵州万山、务川和滥木厂汞矿矿区不同位置土壤以及对照区土壤中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg)进行了测定.结果表明,万山汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为1.1～790 mg·kg^-1和0.19～15μg·kg^-1,务川汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.33～317mg·kg^-1和0.41～20μg·kg^-1,滥木厂汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.41～610 mg·kg^-1和0.70～8.8μg·kg^-1.对照区土壤汞含量明显低于矿区土壤,其THg和MeHg含量范围分别为0.14～1.2 mg·kg^-1和0.09～0.23μg·kg^-1;对照区土壤THg含量接近或稍高于全球背景土壤THg含量0.01～0.5 mg·kg^-1.研究表明,汞矿区稻田土壤具有较强的汞甲基化能力,其MeHg含量明显高于菜地和旱田土壤;万山汞矿区土壤汞污染程度明显高于滥木厂和务川汞矿区土壤汞污染.     

污泥堆肥施用对土壤及地下水影响研究

为探究北京市污泥堆肥产品施用对土壤和地下水的影响,采用原状土柱模拟降雨试验方法,研究了在污泥堆肥产品年施用量为3、6、12kg/m²的条件下,Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As、Hg 8种重金属元素的迁移和淋溶特征.结果表明,Cd淋溶后残留最少（6.1%~11.9%）,进入淋溶水最多（4.5%~7.3%）;Hg淋溶残留最多（16.0%~22.1%）,进入淋溶水最少（<0.1%）.Hg、Pb、Ni、Cd、Cu在0~20cm土壤层积累最多（52.0%~78.7%）;Cr、Zn、As则在20~40cm层积累最多（42.7%~53.2%）.8种元素在土壤中的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）限值.淋溶水中测得的6种重金属浓度由大至小依次为Zn > As > Cd > Cu > Pb > Cr,受堆肥施用量及降雨量共同影响.淋溶水中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb 5种元素的浓度始终在《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）Ⅰ类水质范围内,Cd、As、Hg在Ⅲ类范围内.     

通过品种选择降低稻米对总汞和甲基汞的吸收

筛选对总汞(THg)和甲基汞(Me Hg)低积累的水稻品种对解决Hg污染稻田的利用和保障稻米安全具有重要意义。选择在贵州省清镇市水晶化工集团附近Hg污染稻田(THg浓度为7.4 mg/kg,Me Hg浓度为2.9 ng/g)种植20个水稻品种,用原子荧光法(AFS)和气象色谱联合冷原子荧光法(GC-CVAFS)测定水稻组织THg和Me Hg浓度。结果发现,20个水稻品种大米对THg(F=7.2,P0.001)和Me Hg(F=2.8,P0.01)的吸收呈现显著的品种差异,平均THg浓度为20.02 ng/g(范围10.3~36.25 ng/g),平均Me Hg浓度为2.48 ng/g(范围1.91~3.95 ng/g)。此外,有10个品种大米THg浓度是低于食品安全标准(GB 2762-2012中的限值20 ng/g);通过对人体摄取Me Hg量的评估发现,即使食用Me Hg浓度最高的水稻品种每天所摄取的Me Hg量也仅为0.022 ng/g,远低于联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会(JECFA)(0.23 ng/g)和美国环保总局(EPA)(0.1 ng/g)的标准,20个水稻品种大米Me Hg浓度都是相对安全的。研究结果表明,在因化工厂导致的中低度Hg污染稻田中,通过筛选对THg和/或Me Hg低积累的水稻品种去降低稻米Hg污染的方法是有效可行的。     

低温热解处理汞污染土壤对蔬菜总汞和甲基汞累积的影响

低温热解技术是汞污染土壤修复的有效工程措施之一,能降低土壤环境风险。本文选择矿区汞污染土壤进行低温热解修复并开展蔬菜种植,探索低温热解前后土壤理化性质和汞含量的变化,研究低温热解修复对土壤中总汞和甲基汞向蔬菜迁移及累积的影响。结果表明,低温热解后,土壤中有效磷提高了828.0%,阳离子交换量、有机质、全氮、碱解氮含量不同程度降低;土壤总汞去除率为86.63%,甲基汞去除率为95.34%;低温热解后土壤生长的白菜、白萝卜、小白菜、豌豆可食部位总汞、甲基汞含量分别降低了16.67%、36.36%、50.00%、50.00%和63.16%、37.50%、26.67%、22.22%。研究结果可为评估低温热解技术对汞污染土壤的治理修复成效提供数据参考。     

太湖营养状态对沉积物中总汞和甲基汞分布特征的影响

为探讨营养状态对太湖沉积物汞的分布及其甲基化的影响,以太湖不同营养水平的湖区为研究对象,采用PSA和GC-CVAFS方法,分别测定了沉积物总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量;另测定了沉积物有机质含量和水体总氮、总磷浓度.结果显示,太湖表层沉积物THg含量为32.30~150.28ng/g,均值为62.94ng/g,含量高低与营养化程度一致,其垂向分布主要受到人为活动和有机质的影响;MeHg含量为0.32~1.01ng/g,均值为0.51ng/g,不同营养水平的湖湾区MeHg含量差别不大,其分布受有机质的影响,高含量富集在表层,随深度的增加逐渐降低并趋于稳定;甲基化比率比较低主要是太湖水体溶解氧含量高抑制了甲基化过程.     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

硫酸盐对污泥高级厌氧消化过程中甲基汞迁移转化的影响

为研究污泥高级厌氧消化过程中甲基汞的迁移转化特征以及硫酸盐对污泥厌氧消化过程中汞形态迁移转化的影响,本研究以高温热水解污泥的厌氧消化为研究对象,考察了不同硫酸盐投加浓度下污泥厌氧消化过程中甲基汞的迁移转化特征.结果表明,污泥厌氧消化初期(第1～3 d)发生了汞的甲基化作用,平均甲基汞/总汞比例由0.024%(比值范围为0.019%～0.033%)增加到0.038%(比值范围为0.030%～0.048%),甲基汞净增量分别增加了3.97、 6.09、 0.17、 3.71和1.66倍,随后第3～5 d却发生了明显的汞去甲基化作用,甲基汞净增量降低了71.25%(范围为67.42%～75.10%).硫酸盐对厌氧消化初期汞的甲基化有一定的抑制,而厌氧消化后期,硫酸盐对汞甲基化影响并不明显,这与带电基团HgHS^-₂、 HgS₂^2-降低了中性汞络合物的生物有效性及铁硫化物、硫化汞等对S^2-和生物可利用态汞的固定作用有关.通过冗余分析,汞的甲基化受到多种环境因素的影响,丙酸、异丁酸和异戊酸...     

稻壳生物炭吸附无机汞和甲基汞的特征研究

为了探究稻壳生物炭吸附溶液无机汞(Hg²⁺)和甲基汞(MeHg⁺)的特征,研究了不同稻壳生物炭用量和溶液pH对汞吸附的影响,及其吸附动力学和热力学特征。结果表明：当溶液中无机汞浓度为50 mg/L且pH为7.0时,施用50 mg生物炭后,生物炭对无机汞的吸附在18 h后达到平衡且最大吸附量为23.52 mg/g;当溶液中甲基汞浓度为30 ng/L且pH为4.0时,施用20 mg生物炭后,生物炭对甲基汞的吸附量在3 h后达到吸附平衡且最大吸附量为58.54 ng/g。生物炭对无机汞和甲基汞的吸附研究过程均符合准一级、准二级模型,其中准二级模型的拟合效果更好,说明该吸附作用过程更倾向于化学吸附。Freundlich和Langmuir等温吸附模型都能很好的拟合稻壳生物炭对无机汞的等温吸附,而稻壳生物炭对甲基汞的吸附符合Langmuir等温吸附模型。稻壳生物炭对总汞和甲基汞的吸附机制主要为离子交换、静电吸附、沉淀以及络合作用。研究结果可为稻壳生物炭修复汞污染环境提供理论依据。     

城市垃圾与排水污泥混合堆肥配比的研究

配比是城市垃圾与排水系统污泥（污水厂污泥和管道污泥）混合堆肥工艺的关键参数。研究以理论和实验分析的方法，确定了合理的实验方法，即以堆反原料参数空隙率与堆肥过程评价参数（稳定周期或过程平均耗氧速率）的实验数据相关分析来确定适宜配比值域。城市垃圾与污水厂污泥适宜配比，城市垃圾与污水厂污泥、管道污泥适宜配比，分别为０．２６～０．３８、０．３～０．４（总污泥重量分率）。     

生活污水处理厂污泥处置技术研究

针对生活污水处理厂污泥处置技术,介绍了国内外污泥的处理现状,提出了传统的污泥处置技术,主要是海洋倾倒,污泥消化技术法,污泥堆肥技术法,污泥的土地利用和污泥的有效利用法,给出林地利用与绿化利用随着污泥量的增长,污泥的处置越来越来受到人们的关注。介绍了国内外污泥处理现状和传统污泥处理处置方法,分析了污泥稳定和资源化处置技术及应用进展,提出了污泥堆肥和堆肥后污泥的土地利用是符合中国国情的污泥处置与资源化利用途径。     

市政污泥堆肥对矿山废弃地生态恢复影响的研究进展

市政污泥作为城市污水处理过程中的副产物,含有大量的有机质和丰富的氮、磷、钾等营养物质,经堆肥处理后可用作矿山废弃地生态恢复的土壤改良基质.已有实验室模拟和场地规模研究结果表明,污泥堆肥的施用可同步实现矿山废弃地土壤基本理化性质改善、土壤微生物数量和代谢活性提高、植被的快速生长和生态功能的快速重建.污泥堆肥所含的氮、磷、有机质和重金属,在降雨渗流、微生物和植物根系的共同作用下淋溶进入水体或被植物富集,已有淋滤柱试验和短期植物种植研究结果表明,矿山有短期的二次污染风险,但风险可控.国外污泥/污泥堆肥用于矿山生态修复的案例证明,市政污泥经稳定化处理可促进矿山生态恢复,形成有效碳汇,而长期生态影响未来需要开展不同地域的场地跟踪监测并进行系统定量评估,从而进一步探讨该技术路线的可行性和安全性,同步实现市政污泥处理处置和矿山废弃地生态修复的双重目标,这也将成为未来评估市政污泥堆肥用于矿山生态恢复可行性的重要研究方向.      

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.