蝇蛆转化厨余后的残渣对土壤中镉、铅的钝化修复应用

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土壤钝化修复技术因操作简便、成本低和效率高,被广泛应用于重金属土壤治理中。钝化剂的类型很大程度上影响着钝化效果,因此寻求更多的钝化剂具有重要的现实意义。本研究以成都市温江区农田土壤为研究对象,通过人工外源添加重金属模拟镉(Cd)、铅(Pb)污染土壤,利用蝇蛆转化厨余后的残渣、茶叶渣生物炭、秸秆、石灰等材料进行发酵处理,形成六种处理:单施蝇蛆转化残渣(R)、单施生物炭(B)、生物炭与残渣1:1配施(BR)、秸秆与残渣1:1配施(SR)、生物炭与残渣1:1混合后添加1g石灰(BRC)和秸秆与残渣1:1混合后添加1g石灰(SRC)。六个处理设置1%和2%两个添加量,以不添加为对照组,在盆栽中进行4周的培养后,种植小白菜来验证钝化修复效果。以期为蝇蛆转化厨余后的残渣在重金属污染土壤修复的应用提供参考。主要研究结果如下:(1)不同处理均降低了土壤中DTPA-Cd、DTPA-Pb含量和可交换态Cd、Pb比例,增加了有机结合态和残渣态Cd、Pb比例。2%-BRC处理DTPA-Cd和DTPA-Pb含量达到最低,分别为0.211mg/kg和47.95mg/kg,显著低于对照(P<0.05)。添加钝化剂也提升了Cd、Pb与土壤的结合强度、再分配系数,均为2%-BRC增幅最大。(2)添加钝化剂均提高了土壤溶液pH、EC、DOC含量,且2%-BRC具有最高的pH和EC值,而土壤溶液中DOC含量在不同处理间表现不同。各处理与对照组相比土壤溶液中Cl-浓度降低、SO42-浓度增加,其中2%-BRC中的浓度均达到最值。(3)添加钝化剂增加土壤中有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮含量。同时,对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均有不同程度的提高。其中,2%-BRC对Cd污染土壤中脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性增加最显著。2%-SRC对Pb污染土壤中脲酶和蔗糖酶活性增加最显著,2%-BRC对过氧化氢酶活性的增加最显著。冗余分析表明,对Cd、Pb土壤中酶贡献率较大的为有效态镉、有效态铅、铵态氮、有机质、硝态氮。(4)与对照组相比,添加钝化剂使Cd、Pb污染土壤中小白菜生物量分别增加了4.4%-185.7%和2.0%-97.0%,钝化作用降低了小白菜根部及茎叶部的Cd、Pb含量。根部Cd与Pb含量分别降低了20.3%-54.6%和9.8%-48.5%,叶部分别降低了6.2%-49.3%和31.0%-62.3%。不同处理中小白菜对重金属富集和转运系数随着添加浓度的增加而减小,2%-BRC处理的小白菜植株重金属含量、富集和转运系数最小。(5)模糊数学分析法的结果表明,相较于单施材料,不同材料的复配组合效果更好。Cd污染土壤中,2%的BRC综合得分最高;Pb污染土壤中,2%-BRC在钝化修复效果最好,但综合考虑土壤肥力、土壤酶环境等方面的影响,2%-BR的综合得分最高。说明蝇蛆转化厨余残渣在与生物炭进行配施具有较好的土壤Cd和Pb钝化作用,具有一定的应用价值。
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