Comparison of heavy metals content in compost against vermicompost of organic solid waste: Past and present

Disposal of the municipal organic solid waste is a serious problem worldwide. Composting is one of the most preferred methods of solid waste management practice, principally due to the high percentage of organic material in the waste composition. Composting has advantages over land-filling and incineration in Mauritius because of lower operational costs, less environmental pollution, beneficial use of the end product, high humidity and organic content of household waste. Vermicomposting is a comparatively enhanced method in composting, and involves the stabilization of organic solid waste through earthworm consumption that converts the waste into earthworm castings. In both composting and vermicomposting processes, the presence of heavy metals and different toxics substances limits its land use without processing. The production and application of compost potentially contaminate the environment with heavy metals. There is a high-degree of consensus in the past and present literatures that composting increases metal concentrations but whether similar changes in metal concentration and availability occur during vermicomposting has not been fully resolved. This review deals with various total metal contents present in composting compared to that present in vermicomposting of organic solid wastes from past and present years.     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.     

生活垃圾重金属对环卫工人身体健康影响研究

以珠江三角洲5市（广州、深圳、佛山、惠州和肇庆）生活垃圾为研究对象,分析了55个生活垃圾样品的干基组分及典型重金属（As、Cd、Hg、Cr和Pb）的含量,采用主成分因子分析探论重金属的主要影响因素及可能来源,并结合人体健康风险评价模型,用蒙特卡洛模拟定量评价生活垃圾收运、分类及处理各环节环卫工人的健康风险.结果表明,珠江三角洲5市生活垃圾中As、Cd、Hg、Cr和Pb的浓度分别为（4.49±1.18）,（1.95±1.96）,（0.41±0.60）,（147.28±160.48）和（121.59±199.42） mg/kg;生活垃圾中Hg和Pb可能主要来源于金属制品和镀金材料;Cd和Cr可能主要来源于金属制品、镀金材料、快餐垃圾和包装垃圾;As可能主要来源于生活垃圾中的沙土和草木组分.生活垃圾的收运、分类及处理环节,街道清扫保洁工人、分类收运工人和填埋处理工人的非致癌风险基本不用考虑,但致癌风险很高,致癌风险指数最高可达安全阈值的6倍,主要风险暴露途径为手-口摄入（非食物途径）;垃圾焚烧处理工人的非致癌风险和致癌风险均很高,非致癌风险和致癌风险指数最高值分别约为安全阈值的11倍和90倍,主要风险暴露途径为手-口摄入和呼吸吸入;相同暴露环境下,女环卫工人的非致癌风险和致癌风险概率均略高于男环卫工人.因此,生活垃圾收运、分类及处理环节需做好安全防范措施,对重金属人体暴露途径进行阻隔.     

厦门某国道旁土壤重金属赋存形态及生物有效性

采用改进的BCR提取法结合ICP-MS测定厦门某国道旁土壤中重金属Fe、Mn、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、V、Sr的赋存形态,分析其形态与土壤性质之间的相关性,运用风险评价编码(RAC)法和次生相与原生相分布比值(RSP)法评估重金属生物有效性。结果表明:表层土壤重金属含量随路基距离的增加先降低后增高,在距路基0～1 m处含量最高,说明国道旁重金属受交通运输影响较大;垂直剖面土壤中Cu、Zn、Mn、Pb、Sr含量随土壤深度的增加而降低,其含量峰值主要出现在表层0～10 cm处。表层土壤中Pb、Cu、Zn、Mn、Sr的可提取态比例随距路基距离增加先降低后升高; Ni、Zn、Cu、Sr、Mn和V可提取态比例随垂直剖面深度增加而降低。元素各形态含量随元素总量的增加而增加,各形态间存在一定的相关性,重金属化学形态受土壤性质的影响。表层土壤中大部分重金属RAC值呈两端高中间低的趋势。其中Zn、Sr和Mn在距路基0～1m处风险较高,以交通活动来源为主;其余重金属在低风险范围内,但Cu受到交通活动、水泥厂的显著影响; Fe、V和Pb以自然来源为主。垂直剖面土壤重金属的RAC值呈整体下降趋势,Cu、Sr、Ni和Zn的高风险主要发生在表层,受到交通源的影响,其它重金属的风险低且以自然源为主。     

县域尺度耕地土壤重金属污染评价中的标准选择研究

为提升区域土壤重金属污染风险评价的科学性与准确性,本研究以太湖沿岸某产粮大县为研究对象,分别基于国家《土壤环境质量/农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）与地区土壤环境负载容量对研究区耕地土壤中As、Hg、Cr、Cd、Pb五种重金属进行污染风险评价.结果显示,两种评价方式在区域整体评价结果上趋于一致,却在各类土壤重金属污染程度评价上存在一定差异.有别于"一刀切式"的浓度标准评价模式,土壤环境负载容量法通过"双界面"标准进行污染总量控制,可以在一定时空范围内较为准确的反映外源污染累积变化情况.为提升区域耕地土壤重金属污染评价的准确性,建议相关评价在普适性国标的基础上引入土壤环境负载容量评价作为有益补充,继而为县、镇尺度土壤污染责任主体认定与风险控制区划提供参考借鉴.     

铝炭微电解去除废水中六价铬的可行性研究

以铝屑和活性炭微粒为原料,采用铝炭微电解的处理方法对重金属废水中Cr（Ⅵ）的去除效果进行了研究,考察了反应时间、铝炭质量比、初始pH值、震荡速度、震荡时间等因素对Cr（Ⅵ）离子去除效果的影响.采用扫描电镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）、X射线能量色散谱仪（EDS）和电子能谱仪（XPS）等测试手段,研究铝炭微电解反应前后铝屑和活性炭的表面物理形貌及物质组成的变化,分析铝炭微电解原理.结果表明,影响Cr（Ⅵ）离子去除效果的影响因素的主次为：初始pH值 > 震荡速度 > 铝炭质量比 > 震荡时间,得到最佳处理条件为：初始pH值为3.0,铝炭质量比为2：1,震荡速度为150r/min,震荡时间为40min,在该条件下Cr（Ⅵ）的去除率可达95.40%.实验证明,以铝炭微电解法替代纯铝的直接还原法或铁炭微电解法可以大大提高对Cr（Ⅵ）的去除率.Cr（Ⅵ）的主要去除机理是在微电解过程中炭阴极通过还原作用将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）.     

植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染植物修复技术应用广泛,但超富集植物的寻找耗时费力,现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大,导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用,为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展,着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程,主要包括:①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因,主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白,作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因,主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases,通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因,主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成,并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制,建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因,使其在目标植物中高效表达,并在实际环境中进行植物生长测试应答机制,最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系,以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.      

Distribution and relationship between antimicrobial resistance genes and heavy metals in surface sediments of Taihu Lake, China

Heavy metals, pharmaceuticals, and other wastes released into the environment can significantly influence environmental antibiotic resistance. We investigated the occurrence of 22 antimicrobial resistance genes(ARGs) and 10 heavy metal concentrations, and the relationship between ARGs and heavy metals in surface sediment from seven sites of Lake Taihu. The results showed significant correlations(p 0.05) between sediment ARG levels,especially for tetracycline and sulfonamides(e.g., tet(A), tet(D), tet(E), tet(O), sul1, sul2 and int-1) and specific heavy metals(Fe, Mn, Cr, Cu, Zn, among others) in the Lake. In the surface sediments, heavy metals showed an interaction with resistance genes, but the strength of interaction was diminished with increasing depth. For most of the heavy metals, the concentration of elements in the top sediments was higher than that in other depths.Tetracycline resistance genes(tet(A), tet(B), tet(D), tet(E) and tet(O), β-lactam resistance genes(SHV, TEM, CTX, OXA and OXY) and sulfonamide resistance genes(sulA, sul1, sul2, sul3 and int-1) were detected. They showed a trend which inferred a statistically significant increase followed by decreases in the relative abundance of these ARGs(normalized to 16 S rRNA genes) with increasing depth. This study revealed that tet(A), tet(O), TEM, OXY, int-1, sul1 and sul3 were widespread in surface sediments with high abundance, indicating that these genes deserve more attention in future work.     

下垫面高度梯度对城市灰尘分布特性及其重金属污染的影响

下垫面高度梯度对城市颗粒污染物的地球化学循环有重要的影响,不同高度下垫面上累积的灰尘可能对城市地表径流与大气颗粒物污染有重要指示作用.本文以不同高度梯度的下垫面,如路面(0 m)、公交站台(3 m)、天桥(5 m)、楼顶(20 m)上的灰尘为研究对象,揭示高度梯度对灰尘颗粒物单位面积质量、粒径组成、重金属含量和粒径污染负荷比的影响.结果表明,随着高度梯度变化,不同下垫面上灰尘颗粒物的单位面积质量之间存在显著差异(p0.05):路面((33.0±27.1)g·m~(-2))楼顶((20.6±11.7)g·m~(-2))天桥((4.4±4.0)g·m~(-2))公交站台((2.3±1.4)g·m~(-2));高度梯度对细灰尘(粒径105μm)的质量比的影响为:公交站台(49.5%)楼顶(40.8%)路面(38.6%)天桥(37.6%);6种重金属在不同高度下垫面的含量不同,其中,Cr、Cu和Ni在公交站台含量最高,Cd和Pb在楼顶含量最高,6种金属(除Cu外)均在路面含量最低.细灰尘(105μm)所占颗粒物污染负荷比为:公交站台(67.4%)楼顶(49.6%)天桥(49.2%)路面(48.1%).临时性管控措施(限行、限产等)和常规性清扫(人工清扫和机械清扫)均能减少灰尘质量,使细灰尘质量比增加,重金属污染负荷有明显削减,但对城市管理来说,后者更经济实用.     

贵阳市某蔬菜地养殖废水污灌土壤重金属、抗生素复合污染研究

养殖废水灌溉农田易造成重金属、抗生素复合污染,从而引发环境健康风险.对贵阳市乌当区长期污灌蔬菜地土壤进行调查研究,探究长期污灌条件下土壤重金属、抗生素复合污染状况.同时,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对Zn、Cd、Pb、As和Cr含量进行测定,采用超声波提取,固相萃取-高效液相色谱-串联质谱分析的方法对抗生素进行测定.结果表明,与对照组比较,污灌土壤Cd呈积累趋势,Zn、Pb、As含量降低,Cr含量变化不大.Zn、Cd、Pb、As和Cr的污染指数分别为0.59、2.20、0.21、0.86、0.27,Cd达到中度污染水平.污灌土壤Cd、Pb以可还原态为主,Zn、As、Cr以残渣态为主,与对照相比,污灌土壤可还原态重金属普遍升高,其中,可还原态Cd从5.56%增加至57.2%,可还原态Pb从34.5%增加至52.3%.污灌土壤中四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素含量明显增加,总量范围分别为0.14~15.8、0.26~8.03、0.31~32.8μg·kg~(-1),未污灌对照土壤的四环素类、磺胺类未检出,喹诺酮类含量为0.77~1.13μg·kg~(-1).相关分析结果显示,重金属Pb和Zn与3类抗生素呈正相关关系,存在复合污染现象,而Cd、As和Cr与抗生素之间没有显著的相关关系.