不同钝化剂对畜禽粪便模拟施肥土壤重金属吸附特性和活性的影响

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随着我国规模化养殖业的发展和铜锌等重金属元素饲料添加剂的广泛使用,畜禽粪便产量增大,畜禽粪便中重金属铜锌等元素含量升高,畜禽粪便施肥将成为我国农业土壤重金属污染的重要来源。本文通过畜禽粪便模拟施肥和添加不同钝化剂(海泡石、膨润土、脱硫石膏、粉煤灰),研究了土壤(暗棕壤)对重金属铜锌的吸附特征、形态分布规律及活性,对于明确畜禽粪便施肥下土壤重金属的迁移转化规律及土壤重金属污染修复提供理论依据。不同类型畜禽粪便的重金属含量结果表明,Cu、Zn含量均是猪粪>鸡粪>牛粪,且畜禽粪便中Cu、Zn含量均是Zn>Cu;不同类型畜禽粪便的重金属形态分布结果表明,三种类型粪便中Cu的形态分布规律略有差异,对于鸡粪和猪粪均为有机结合态>残渣态、铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态、可交换态,对于牛粪为残渣态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态、可交换态。对于鸡粪和猪粪,有机结合态和残渣态之和占粪便中Cu总量的近60%以上,牛粪占近90%以上。活性较大的碳酸盐结合态和可交换态Cu在粪便总量中所占比例很低。三种类型粪便中Zn的形态分布规律均为残渣态>>有机结合态>>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态、可交换态。有机结合态和残渣态之和占粪便中Zn总量的90%以上,而活性较大的碳酸盐结合态和可交换态Zn在粪便总量中所占比例不足10%。不同处理条件下土壤重金属Cu、Zn的形态分布和活性研究结果表明,土壤中重金属Cu、Zn含量较低时,施加畜禽粪便可提高重金属Cu、Zn的活性;土壤中重金属Cu、Zn含量较高时,施加畜禽粪便,使土壤重金属活性降低,但可交换态含量增加,碳酸盐结合态含量下降。添加不同比例、不同种类的钝化剂对土壤中重金属形态分布规律影响相同,即残渣态>>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>交换态;钝化剂对不同重金属Cu、Zn的钝化效果不同,对Cu的钝化效果为海泡石>膨润土>粉煤灰>脱硫石膏;对Zn的钝化效果膨润土>海泡石>粉煤灰>脱硫石膏;在畜禽粪便(猪粪)模拟施肥并添加不同钝化剂条件下,土壤重金属Cu、Zn的活性随钝化剂添加量的增加而降低,对土壤中Cu的钝化效果为海泡石>膨润土>粉煤灰>脱硫石膏,对于土壤中的Zn钝化效果为膨润土>粉煤灰>海泡石>脱硫石膏。土壤对重金属Cu、Zn的吸附热力学结果表明,不同粪便畜禽粪便模拟施肥土壤对铜锌的吸附能力为牛粪>猪粪>鸡粪;添加不同钝化剂的土壤对铜锌的吸附能力为膨润土>海泡石>粉煤灰>脱硫石膏;在畜禽粪便模拟施肥条件下添加不同钝化剂,海泡石添加土壤对铜锌的吸附能力更显著。三种处理方式土壤对铜锌吸附的热力学特征均可以用Freundlich方程描述。
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