牛粪及其蚓粪基本理化性状及重金属形态分布差异

发布时间：2020-10-16 00:40

　　 为了合理利用牛粪及其蚓粪,并防控重金属污染风险,本研究选取了3个养殖场牛粪(C_1、C_2、C_3)及其蚓粪(V_1、V_2、V_3),分析了牛粪及其蚓粪的理化性状,进一步对铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)总量及其形态分布差异进行了研究.理化性状调查分析表明,蚓粪较之牛粪具有较低的pH、有机质质量分数和较高的电导率、阳离子交换量含量和灰分质量分数.与牛粪相比,蚓粪具有较高的比表面积、较大的孔隙体积和较多的细小孔隙.牛粪及其蚓粪的XRD(X-Ray Diffraction)图谱比较表明,蚓粪较之牛粪中含有较多种类的无机组分,且其特征峰强度略高于牛粪.较之牛粪,蚓粪中存在较高的全量磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)含量,而其全量氮(N)含量相对较低.牛粪及其蚓粪中重金属形态分布差异表明,所调查牛粪及蚓粪中Cu、Zn、Pb、Cd总量均无超标现象,但牛粪中的Cu、Zn、Cd总量高于蚓粪,蚓粪中的Pb总量高于牛粪,且牛粪及其蚓粪中Cu、Zn、Cd、Pb的存在形态均以残余态为主.
【部分图文】：

牛粪、蚓粪的XRD图谱如图1所示,根据komnitsas等研究表明[21],牛粪中主要为钠盐(NaCl,特征峰H)的结晶体和少量石英盐(SiO2,特征峰C),而蚓粪中除了增加了特征峰H和C外,还增加了重碳酸钾(KHCO3,特征峰K)结晶体和碳酸钙(CaCO3,特征峰P)结晶体的特征峰.进一步比较牛粪与蚓粪中无机组分峰强度.可见,蚓粪无机组分峰强度高于牛粪,说明无机组分含量高.因此,牛粪、蚓粪中由不同的矿物组成,蚓粪中晶体矿物种类更加丰富.2.5 牛粪、蚓粪中重金属形态分布差异

2.5.2.1 Cu的形态分级牛粪、蚓粪中Cu的形态分级如图2所示,牛粪中EXCH-Cu、FeMnOX-Cu、OM-Cu、RESD-Cu的含量范围分别为3.78-6.04、1.29-3.19、17.22-84.53、51.94-58.55 mg/kg,平均含量分别为4.88±0.92、2.08±0.81、47.83±24.09、55.27±2.34 mg/kg;蚓粪中EXCH-Cu、FeMnOX-Cu、OM-Cu、RESD-Cu的含量范围分别为3.14-5.53、0.47-2.45、23.19-40.81、50.11-65.09 mg/kg,平均含量分别为4.22±0.99、1.39±0.81、30.64±7.45、57.64±6.11 mg/kg.可见,牛粪及其蚓粪中Cu存在形态大小顺序为:残余态>有机结合态>交换态>铁锰态,主要存在形态为残余态,且牛粪中有机结合、铁锰态和交换态Cu含量均相对高于蚓粪.这与李明等[25]研究高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态变化具有一致性.王丽平等[26]认为,重金属主要以残余态形式存在较为稳定,释放较缓慢.因此,蚓粪较之牛粪重金属形态较为稳定.

牛粪、蚓粪中Zn的形态分级如图3所示,牛粪中EXCH-Zn、FeMnOX-Zn、OM-Zn、RESD-Zn的含量范围分别为44.86-109.29、74.45-160.98、40.13-73.74、0-395.30 mg/kg,平均含量分别为71.14±27.61、109.93±37.00、55.23±13.93、131.77±186.35 mg/kg;蚓粪中EXCH-Zn、FeMnOX-Zn、OM-Zn、RESD-Zn的含量范围分别为74.11-91.83、61.93-142.86、35.43-65.26、192.21-259.71 mg/kg,平均含量分别为83.95±7.37、94.44±34.90、46.81±13.16、225.44±27.57 mg/kg,即牛粪及其蚓粪中Zn存在形态大小顺序为:残余态>铁锰态>交换态>有机结合态.可见,牛粪及其蚓粪重金属Zn化学形态分布均以残余态为主,但蚓粪中残余态和交换态Zn含量高于牛粪.Zheng等[27]报道污泥经堆肥后重金属Zn形态较蚯蚓堆肥前交换态升高,而铁锰态降低,这与本研究结果一致.2.5.2.3 Pb的形态分级
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本文编号：2842481