鸡粪有机肥重金属污染特征及其生态环境效应研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:laoyoutiaosc
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集约化养殖业中大量添加剂被添加到家禽饲料中,由于添加剂中重金属含量较高,使得粪便和有机肥含量超标严重,大量施用后会对土壤和种植的作物产生毒害。作物中有害金属元素超过一定浓度时,严重影响人体健康。本文通过调查分析黄淮海不同省市有机肥重金属含量特征,探讨其潜在环境风险;通过大田试验,研究施用有机肥对土壤重金属(全量和有效态含量)、肥力(氮、磷、钾和有机质含量)以及蔬菜体内重金属富集特征与品质影响,主要结果如下:(1)通过调查120种来自黄淮海地区的鸡粪有机肥样品,并测定分析有机肥中As、Pb、Cd、Zn和Cu含量、形态分布以及浸提毒性。结果表明,有机肥中重金属含量差异较大,表现为Cd<As<Pb<Cu<Zn,与有机肥行业规定的标准相比,Pb、As、Cd存在超标现象,分别为14.28%、47.05%和6.7%,不同省市间重金属含量特征差异明显。有机肥中Zn、Cd主要以铁锰结合态存在,分别占43.79%和37.3%,而Pb的残渣态、Cu的有机结合态,As的交换态比例较高。有机肥中TCLP-As、-Pb、-Cd、-Cu和-Zn含量分别为0.21、1.25、0.07、3.33和41.11 mg·kg-1,有机肥中Pb和Zn含量超标数为5和6个,以河北省和江苏省为主。有机肥中As、Cd、Cu和Zn总量与TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取的含量存在相关性显著(P<0.05)。按鸡粪有机肥年施肥量15 t·hm-2推算,其安全使用年限长短为北京<河北<山东=江苏=安徽<天津<河南。(2)通过大田实验,施加不同梯度的两种鸡粪有机肥(L1和L2)后,土壤中全氮含量为1.793.81 g·kg-1,碱解氮含量为132.37283.40 mg·kg-1,全磷含量为2.21-4.76 mg·kg-1,有效磷含量为162.23-583.25 mg·kg-1,全钾含量为24.73-27.66 g·kg-1。土壤中有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量随施肥量增加而增加。分析发现施肥量与全氮、有效磷和碱解氮表现为显著正相关性(P<0.05),施用量与全磷、有效磷和有机质表现为正相关性。施肥可提高土壤肥力,改善土壤理化性状。(3)通过大田实验,施加不同梯度的两种鸡粪有机肥(L1和L2),小白菜鲜重随施肥量增加呈现出先增加后降低趋势,在T1处理时蔬菜鲜重最高,分别为74.62和55.05 g,而在T8处理时鲜重含量达到最低分别为31.78和26.01g;可溶性糖随有机肥施用量的增加而增加,分别比对照高增加11.00%-73.20%和20.99%-144.32%。施肥后,小白菜体内重金属Zn、Cu、Cd和As的含量随有机肥施用量增加而提高,在T8处理时达到最高。小白菜中Zn含量最高为94.28和99.67 mg·kg-1,Cu含量最高为21.82和18.21 mg·kg-1,Cd含量最高为1.068和0.938 mg·kg-1,As含量最高为0.055和0.059 mg·kg-1。土壤中重金属Zn、Cd、As含量随有机肥施用量增加而提高,在T8处理时重金属Zn、Cd和As含量最高。土壤中Zn最高含量为265.54和245.51 mg·kg-1,Cd最高含量为2.93和2.87 mg·kg-1,As最高含量为33.70和40.29 mg·kg-1。通过TCLP提取土壤中重金属含量发现,随施肥量的增加,TCLP-Zn、-Cu、-As随施肥量增加而显著增加,而-Cd、-Pb随施肥量的增加而显著降低。根据国家蔬菜重金属安全研究标准(GB18406.1—2001),小白菜中重金属Cd、Pb全部超标。根据GB15618—1995《土壤环境质量标准》,土壤中重金属Cd含量全部超过土壤评价三级标;而As含量在有机肥L1的T8处理下超过三级标准,有机肥L2在T4和T8处理下超过土壤评价三级标准。
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