施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

城市污泥堆肥对土壤温室气体排放的短期影响

采用田间试验,施用2种城市污泥堆肥（含生物质炭和不含生物质炭）,通过静态暗箱-气相色谱法研究污泥堆肥土地利用过程温室气体排放特征,探讨施用污泥堆肥的短期影响作用.结果表明,在观测时间内,N₂O排放主要集中在前3周,约占总排放量的87.9%~95.6%.N₂O排放量均随污泥堆肥施用量的增加而增加（P<0.05）,裸地N₂O排放量高于种植作物处理.施用含生物质炭污泥堆肥能减少土壤N₂O排放,且随着施用量的增加,N₂O减少量越大（P<0.05）.CH₄排放量较低,在试验前期和后期主要为负,总体表现为吸收CH₄.各处理吸收CH₄主要集中在第18d以后,其CH₄吸收量占总吸收量的52.1%~66.7%.施用含生物质炭污泥堆肥处理CH₄吸收量比不含生物质炭污泥堆肥处理低35.2%~62.2%,同时,裸地CH₄吸收量明显高于种植作物处理（P<0.05）.CO₂排放也主要集中在18d以后,约占排放总量的50.5%~61.8%.种植作物能促进CO₂的排放,种植作物处理是裸地的1.34~1.57倍.在观测时间内,污泥堆肥土地利用是CH₄的弱吸收汇,是N₂O和CO₂的排放源,施加污泥堆肥能显著增加土壤N₂O和CO₂的排放.施用生物质炭污泥堆肥短期内能够减少温室气体总排放量,温室气体减排量达到20.41%~62.51%.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧葸解吸-淋滤的影响

以荧葸(Fluoranthene)为多环芳烃(PAHs)的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物(DOM)对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响.施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施人土壤后的短时间内由于带人和产生的DOM而表现出促进土壤中荧葸的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失.污泥堆肥充分腐熟后(腐熟堆肥)因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持.单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧葸的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧葸的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多.因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果.     

生活污水污泥制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果及其环境风险

采用厌氧热解方法由采自南京市生活污水处理厂的2种污泥分别在300、500和700℃下制备生物质炭,测定了污泥和污泥生物质炭的性质和重金属含量,研究了污泥和污泥生物质炭对酸性红壤的改良效果,并探讨了污泥炭中重金属的环境风险,以考察污泥生物质炭在红壤地区农用的可行性.结果表明,污泥和污泥炭中含有一定量的碱,添加污泥和污泥炭均可提高红壤的pH值,但污泥中有机氮的矿化和铵态氮的硝化会引起红壤pH波动.90 d培养实验结束时,500和700℃下制备的污泥炭的改良效果远高于污泥.污泥和污泥炭中含有丰富盐基阳离子,添加污泥和污泥炭提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠含量,降低了土壤交换性铝和交换性H+含量.污泥制备成生物质炭后重金属含量有所增加,但除Zn和Cd外,Cu、Pb、Ni和As含量没有超过国家标准.与污泥相比,城东污泥炭中有效态重金属含量显著降低,说明热解过程可以降低有毒重金属的活性.90 d培养实验结束后,添加江心洲污泥和污泥炭处理之间土壤有效态重金属含量差异不显著;添加城东污泥炭处理,土壤大部分重金属的有效态含量低于添加污泥处理.因此,污泥生物质炭可以用作酸性土壤改良剂,与直接添加污泥相比,污泥生物质炭没有增加土壤重金属的活性和生物有效性.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧蒽解吸-淋滤的影响

以荧蒽（Fluoranthene）为多环芳烃（PAHs）的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物（DOM）对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响．施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施入土壤后的短时间内由于带入和产生的DOM而表现出促进土壤中荧蒽的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失．污泥堆肥充分腐熟后（腐熟堆肥）因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持．单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧蒽的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧蒽的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多．因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果．     

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。     

施用生物质炭对黑土黑碳含量和结构特征的影响

生物质炭(Biochar,Bc)是黑碳(Black Carbon,BC)的一种,当前关于生物质炭在农业上的研究大都集中在其对土壤理化性质和作物生长的影响,而关于施用生物质炭对土壤黑碳结构和数量影响的研究很少.为了解施用生物质炭对土壤黑碳的影响,本试验采用盆栽试验的方法,设置4个处理,施加生物质炭量分别为0(CK)、6、12和24 t·hm-2,采用Wolbach-Anders法对土壤中的黑碳进行提取,运用元素分析、红外光谱和热重分析等方法研究了不同施入量的生物质炭对土壤黑碳产生的影响.实验结果表明:施用玉米秸秆生物质炭能明显增加土壤中黑碳的含量,随着生物质炭施用量的增加,不同处理相对于对照(CK)中土壤黑碳含量分别提升7.04%、22.96%和46.90%.施用玉米秸秆生物质炭降低了黑碳的脂族性、氧化性,提升了黑碳的缩合度、芳化度,提高了黑碳结构的稳定性,提高了土壤黑碳的热稳定性.施用玉米秸秆生物质炭能够提高p H,提高土壤的速效养分含量.     

生物质炭施用对土壤中氯虫苯甲酰胺吸附及消解行为的影响

分别在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中添加0.5%(质量分数)生物质炭,采用批处理等温吸附实验及室内消解实验测定了CAP的吸附等温线及消解动态,目的是揭示不同类型土壤中施用生物质炭对残留CAP的环境行为影响规律,为评估生物质炭田间施用综合生态效应,评价土壤残留CAP的环境污染风险提供理论依据.结果表明,生物质炭施用可提高土壤对CAP的吸附活性,但提高程度因土壤性质不同而异.有机质含量较高的黑土中添加生物质炭,吸附农药Kd值提高了2.17%,而有机质含量较低的潮土添加等量生物质炭后则提高了139.13%.生物质炭施入土壤后其对农药吸附活性受到不同程度抑制.与施入土壤前比较,生物质炭施入黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中后吸附常数KF,biochar分别降低了96.94%、90.6%、91.31%、68.26%和34.59%.CAP在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中的消解半衰期为115.52、133.30、154.03、144.41和169.06 d,而在添加生物质炭的土壤中消解半衰期分别延长了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75 d.与吸附实验结果一致,生物质炭施入黑土对延缓农药土壤消解作用最小,而潮土中施入生物质炭效果最明显.本研究表明生物质炭施入土壤后可增强对农药的吸附作用,延缓农药的土壤消解,但影响程度与土壤性质有关.     

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.     

生物质炭及老化过程对土壤吸附吡虫啉的影响

通过批处理恒温振荡法,系统考察了土壤类型(熟化红壤、新垦红壤)、生物质炭种类(竹炭、稻草炭)、生物质炭用量(0、0.1%和0.5%,质量分数)及老化过程(恒湿30 d)对土壤吸附吡虫啉的影响.Freundlich曲线描述的研究结果表明,有机质含量高的熟化红壤对吡虫啉的吸附能力强于有机质含量低的新垦红壤.生物质炭的添加能增强土壤对吡虫啉的吸附能力,且吸附能力随生物质炭施用量的增加而显著提高.添加等量生物质炭,新垦红壤吸附吡虫啉能力的增强效果强于熟化红壤;在同种土壤中添加不同种类的等量生物质炭,新垦红壤添加稻草炭后吸附能力更强,熟化红壤添加竹炭后吸附能力更强.恒湿老化后的处理对吡虫啉的吸附能力与新鲜处理相比明显降低,且添加竹炭的处理比稻草炭处理受老化过程影响更大.     

稳定化处理砷污染土壤对3种修复植物的生态效应

为探索某矿区高浓度砷污染土壤的污染控制与生态修复,以粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁（Fe₂SO₄）和磷酸二氢钾（KH₂PO₄）为稳定剂,采用其不同组合对矿区土壤进行稳定化处理,以蜈蚣草、香根草、苎麻为供试植物,研究稳定化处理对土壤中As的形态转化及其对修复植物的生态效应.结果表明,添加不同稳定剂组合处理后,土壤pH值、有机质、阳离子交换量显著增加,增幅分别为：24.4%~29.0%、23.3%~41.1%、17.8%~45.0%;10%粉煤灰、10%干化污泥和1% Fe₂SO₄组合处理对土壤中的As稳定化作用最佳,可交换态As和碳酸盐结合态As含量下降最显著,降幅分别为62.3%、55.3%;添加KH₂PO₄会活化土壤中As,10%粉煤灰、10%干化污泥和1% KH₂PO₄组合处理,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As含量显著增加,增幅分别为26.9%、101.9%.不同稳定剂的组合处理能不同程度的提高3种植物生物量、影响As在植物中的富集、增加植物对As的累积量.3种植物生物量的大小表现为苎麻 > 蜈蚣草 > 香根草.粉煤灰、干化污泥和粉碎花生壳组合处理使蜈蚣草和苎麻地上部分生物量干重增加最显著;粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、Fe₂SO₄和KH₂PO₄组合处理使香根草地上部分生物量干重增加最显著.10%粉煤灰、10%干化污泥和1% Fe₂SO₄组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分As含量下降最显著,降幅分别为45.5%、29.5%和53.9%;而10%粉煤灰、10%干化污泥和1% KH₂PO₄的组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分As含量显著增加,增幅分别为：12.8%、25.2%和62.7%.粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、Fe₂SO₄和KH₂PO₄组合处理使蜈蚣草、香根草和苎麻地上部分对As的累积量都达到最大值,与对照相比,分别增加了3.7倍,12.8倍和3.3倍.3种植物对As的富集能力和累积量表现为蜈蚣草 > 香根草 > 苎麻.     

熟污泥改性黄土对铜的吸附解吸特征

为探明熟污泥改性黄土对重金属的容纳能力,以熟污泥改性黄土为供试土样,采用序批实验法研究了供试土样对铜(Cu)的吸附解吸特征,并分析了供试土样对铜的固定能力及影响因素.供试土样对铜的吸附量在铜添加浓度小于100mg/L时急剧增加,在铜添加浓度大于100mg/L时增加缓慢,而解吸量的变化趋势则恰恰相反.Langmuir型吸附等温式是描述供试土样对铜的吸附过程的最佳模型,而吸附量与解吸量的关系可以很好的用指数函数来描述.供试土样对铜的固定吸附量随熟污泥含量的增加而增加,有机质含量是决定性因素.     

城市污泥发酵物对草坪建植和成坪基质完整性的影响研究

文章主要对城市污泥好氧发酵产物用于草坪基质后,对草坪建植指标的影响,包括萌发密度、根重和盖度进行了分析。结果表明施用污泥发酵物对草坪萌发密度和根重无显著影响。盖度指标上,高施用量污泥发酵物表现出显著的提升效应。污泥发酵物的施入对成坪后基质的抗撕裂强度有一定程度降低,但对运输造成的基质完整性并无显著负面影响。     

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因(TRGs)的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B(P)、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B(P)、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0~5cm、5~10cm以及10~20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B(P)和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B(P)和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留.     

氧化塘底泥堆肥过程氮磷及重金属变化研究

研究采用静态强制通气堆对氧化塘底泥进行堆肥处理,对堆肥过程中氮、磷和重金属的变化规律进行了研究。试验结果表明:总氮下降了17.5%,总磷上升了47.0%,重金属略有上升,堆肥时间以7周为宜。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

热喷处理污泥及其复混肥的养分效率与生物效应

采用室内分析和田间生物试验，研究了热喷处理污泥及其复混肥的养分供应能力及它们在农地上施用对土壤肥力、青菜产量及其品质的影响。结果表明：热喷处理能有效杀灭污泥中病原物，除自，并可使污泥中水溶性有机碳和速效氮含量分别提高87％，19％和35％，施用热喷污泥制成的复混肥不但比等养分的无机复合肥多增产38％，而且青菜体内Vc和水溶性总糖等营养品质也有明显的提高，NO3^-却只有无机复合肥处理的一半左右，污泥经势喷处理有利于提高污泥中养分的生物有效性，特别是热喷污泥制成的复混肥氮磷养分利用率显著高于无机复合肥，施用污泥和污泥复混肥还能提高土壤肥力，比单纯大量施用污泥要安全得多，土地使用年限可延长40倍。     

不同添加剂对铅冶炼污染石灰性土壤的修复及土壤性质的影响研究

探讨了污水处理厂脱水污泥、枯草和磷矿粉对受铅冶炼污染的石灰性土壤(全Pb、Cd、Zn含量分别为2337、21.4、486 mg·kg-1,DTPA提取态Pb、Cd、Zn含量分别为1035、14.5、68.7 mg·kg-1)中重金属的稳定效果及对土壤性质的影响.其中,污泥和枯草均按200 g·kg-1(干重)的用量施用,磷矿粉按n(P)∶n(Pb)=2∶1比例施用,培养80 d.研究结果表明,单独施用污泥可使土壤DTPA-Pb含量降低18.0%(p0.05),并可显著降低土壤pH,增加土壤氮、磷有效性和电导率、DTPA-Cd、DTPA-Zn含量,其中,DTPA-Cd、DTPA-Zn含量增加比例均达到10%以上.单独施用枯草可使土壤DTPA-Pb含量降低10.7%(p0.05),土壤有机质含量增加26.4%(p0.05),对土壤其它性状影响较小.磷矿粉单独施用时对土壤性质影响较小.与污泥单独施用相比,磷矿粉与污泥配合施用时,可使土壤DTPA-Cd含量降低11.9%.     

Effects of two sludge application on fractionation and phytotoxicity of zinc and copper in the soil

The potential harm of heavy metals is a primary concern in application of sludge to the agricultural land. A pot experiment was conducted to evaluate the effect of two sludges on fractionation of Zn and Cu in soil and their phytotoxicity to pakchoi. The loamy soil was mixed with 0%, 20%, 40%, 60% and 80% (by weight) of digested sewage sludge (SS) and composted sludge (SC). The additions of both sludges caused a significant raise in all fractions, resulting in that exchangeable (EXCH) and organic bound (OM) became predominance of Zn and organic bound Cu occupied the largest portion. There was more available amount of Zn and Cu in SS treatments than SC treatments. During the pot experiment, the concentration of Zn in EXCH, carbonate (CAR) and OM and Cu in EXCH and OM fractions decreased in all treatments, so their bioavailability reduced. Germination rate and plant biomass decreased when the addition rate was high and the best yield appeared in 20% mixtures at the harvest of pakchoi. The two sludges increased tissue contents of Zn and Cu especially in the SS treatments. Zn in pakchoi was not only in relationship to ΔEXCH and ΔCAR forms but also in ΔOM forms in the sludge-soil mixtures. Tissue content of Cu in pakchoi grown on SC-soils could not be predicted by ΔEXCH. These correlation rates between Zn and Cu accumulation in pakchoi and variation of different fractions increased with time, which might indicate that sludges represented stronger impacts on the plant in long-term land application.     

污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响

利用污泥堆肥和土壤按不同体积比例混合(污泥堆肥添加比例分别为0%、10%、25%、50%、75%和100%)作为草坪基质进行马尼拉草坪盆栽试验,分析污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响.结果表明,马尼拉的生长势随草坪基质中污泥堆肥添加比例的提高而增强;马尼拉的植物Hg含量与草坪基质的Hg含量存在较高相关性;草坪基质的Cr、Cd、Hg含量随污泥堆肥添加比例的提高而显著提高,但均未超过土壤三级标准;各处理淋溶液和草坪基质的重金属和氮含量存在较高相关性,本试验中当污泥堆肥添加比例达到50%以上时,淋溶液将出现Cd和硝酸盐浓度超标现象.