【摘 要】
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由于饲料中重金属元素的过量添加,导致畜禽粪便中不仅含有各种病原微生物,还有携带大量未被动物肌体所吸收的重金属元素。畜禽粪便中残留的重金属会随着粪肥的不合理施用进入土壤,使土壤中重金属含量超标,然后通过植物吸收和食物链作用进入人体,引发慢性中毒。堆肥化处理是对畜禽粪便进行减量化、无害化和资源化利用的有效途径。本文将猪粪和秸秆进行混合堆肥,研究堆肥过程中腐熟度评价指标、重金属(Cu、Zn)浓度及存在形
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由于饲料中重金属元素的过量添加,导致畜禽粪便中不仅含有各种病原微生物,还有携带大量未被动物肌体所吸收的重金属元素。畜禽粪便中残留的重金属会随着粪肥的不合理施用进入土壤,使土壤中重金属含量超标,然后通过植物吸收和食物链作用进入人体,引发慢性中毒。堆肥化处理是对畜禽粪便进行减量化、无害化和资源化利用的有效途径。本文将猪粪和秸秆进行混合堆肥,研究堆肥过程中腐熟度评价指标、重金属(Cu、Zn)浓度及存在形态的变化,并采用冗余分析、蒙特卡洛检验、Pearson相关性分析方法深入分析堆肥过程中的有关理化参数与不同腐熟度评价指标之间的相关关系和影响机制,明确堆肥过程中重金属形态变化规律及腐熟度的影响因素,为后续堆肥工艺调控提供技术支撑。本文主要研究结果如下:(1)堆肥结束时,堆肥高温时间持续时间达8d以上,满足《粪便无害化卫生标准GB7959-2012》的温度要求;有机质含量和总氮(TN)含量降低,降幅分别为48.69%、18.4%。在堆肥过程中碳氮比(C/N比)一直呈下降趋势,种子发芽指数(GI值)保持增加趋势,至堆肥结束时C/N比为15.55,GI值为102.3%,达到堆肥腐熟要求。(2)经过堆肥后,腐殖质(HE)含量和胡敏酸(HA)含量升高,增幅分别为22.79%、464.51%;富里酸(FA)含量降低,降幅为66.72%。同时由表征腐殖化程度和腐殖质结构参数的增加可知,在猪粪秸秆混合堆肥中微生物将有机质降解为小分子有机物后,会先合成富里酸,然后通过微生物的缩聚反应合成更稳定的胡敏酸,且胡敏酸是腐殖质的主要成分。与堆肥前相比,经过堆肥后的胡敏酸分子量、缩合度和芳构化度更小,表明其养分更容易被土壤吸收。(3)由于重金属的“浓缩效应”,堆肥结束后重金属Cu、Zn浓度都出现增加,增幅分别为33.15%、37.02%。但是堆肥后的非生物可利用态Cu、Zn的分配率都有所增加,增幅分别为11.85%、3.3%;BF-Cu和BF-Zn略有降低,降低幅度分别为39.13%、5.56%。表明堆肥过程有利于重金属从高不稳定化学形态向稳定化学形态转变,从而降低重金属有害性、可转移性,但是对Zn的生物可利用态的降低程度较小。(4)根据RDA分析结果表明:分析所选择的7个影响因子共解释了99.9%的不同腐熟度评价指标变化,表明它们是影响其变化的重要因素。通过蒙特卡洛检验表明:有机质、TN、HA、FA、HE是影响腐熟度变化的极显著性因子。根据的RDA二维排序图、Pearson相关性分析可知,在堆肥过程中尽可能使有机质转化为腐殖质,特别是增加腐殖质中HA含量,能够促进重金属稳定性、降低堆肥中重金属的可迁移性和生物有效性,从而有效提高堆肥的腐熟程度。
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