蚯蚓堆肥對汙泥中重金屬的影響因素

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

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蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

蚯蚓堆肥對汙泥中重金屬的影響因素

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環境因子作用

環境因子中 pH 值、溫度、溼度、含氧量、食物量、光照、碳氮比等是影響蚯蚓堆肥中重金屬變化的重要因素,合適的蚯蚓堆肥環境條件為: 溼度 60-80%,pH 值 5.5-8.5,溫度 12-28 ℃, 充足的含氧量,食物量(100-300 mg/(g· d ))、 無光照,C∶N 25~20∶1。在堆肥過程中,外在環境因子會影響蚯蚓對汙泥中重金屬的穩定化效果。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

Hait 和 Tare發現溫度(10-30 ℃)、溼度 (50-90%) 均會對重金屬的形態和遷移轉化發生影響,陳學民等發現適宜溫度能改變蚯蚓堆肥的穩定化效率,但並不改變重金屬穩定化路徑。丁平天等發現 10 cm 的汙泥厚度下蚯蚓對城市汙泥中重金屬(Cu、Zn、Pb、Cd 和 Cr) 去除效率較高。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

生物因子的作用

蚯蚓堆肥過程中重金屬濃度降低可能歸因於蚯蚓本身吸收汙泥中重金屬元素(表皮和消化道途徑吸收)。徐軼群等和 Liu 等均發現,蚯蚓堆肥後,蚯蚓中重金屬(Cr、Zn、Pb、Cd、Cu和 Ni)濃度增大,汙泥中重金屬濃度降低13.85-32.81%。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

蚯蚓對汙泥中重金屬的影響也存在種間差異:陳學民等發現微小雙胸蚓使汙泥中重金屬含量降低次序為 Zn>Cu>Pb>Cr,赤子愛勝蚓使重金屬含量降低次序為 Cu>Zn>Pb>Cr。Khwaira-kpam 和 Bhargava發現三種蚯蚓(赤子愛勝蚓、掘穴環爪蚓和印度藍蚯蚓)單獨和聯合使用均會導致重金屬濃度降低,且聯合使用效果更好。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

蚯蚓導致汙泥中重金屬有效性發生變化,更多是由於其改變了汙泥養分、理化性質和微生物活性等。Domínguez 等發現蚯蚓堆肥過程中pH值變化,導致 Zn 和 Cu 可利用形態降低Carrasquero Duran和 Pereira 和 Arruda發現蚯蚓堆肥基質中的 CEC、孔隙率、金屬螯合物增加, 使得 Cd 的吸附能力增大(pH 值=5.0),Cd 有效性降低。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

周波等發現蚯蚓堆肥過程中可能會通過降低汙泥中還原性物質的量,改變氧化還原狀態,促進重金屬活化,同時,蚯蚓可通過改變過氧化氫酶、代謝熵等顯著增加微生物的活性,從而促進重金屬活化(水溶態重金屬增加)。然而,也有研究發現蚯蚓可以通過分泌胞體蛋白、金屬巰基基團、重金屬螯合蛋白等降低堆肥中 Cu 和 Zn 的有效性。由此,蚯蚓通過自身的生命活動,一方面通過自身對重金屬的選擇性吸收,另一方面蚯蚓活動改變了基質的各類理化、生化等環境因子,進而改變了重金屬活性。

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調理劑在蚯蚓堆肥中的作用

由於調理劑能通過吸附、絡合、沉澱、離子交換、改變氧化還原環境等降低重金屬活性,近年來,更多研究利用調理劑與蚯蚓協同改變汙泥中重金屬濃度和活性。李國學等利用汙泥和稻草進行高溫堆肥,加入粉煤灰、磷礦粉、沸石和草炭,發現草炭、粉煤灰、磷礦粉可有效降低 Cu、Zn、Mn 交換態重金屬,25%粉煤灰和 20% 磷礦粉的經濟性及鈍化效果更好。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

李明等在蚯蚓堆肥過程中添加鋸末、粉煤灰或磷礦粉等,降低汙泥中交換態 Cu、Pb、Zn、Cd 和 As 含量, 朱欣潔等在蚯蚓堆肥中加入藥渣,使得重金屬含量有不同程度下降,Wang 等在蚯蚓堆肥赤子愛勝蚓過程中加入飛灰和磷礦粉使得重金屬濃度降低,Suthar在蚯蚓堆肥過程中加入甘蔗渣顯著降低了 DTPA 提取態的重金屬濃度。

蚯蚓堆肥对污泥中重金属的影响因素

類似研究也包括採用牛糞、果殼和牛糞混合物、家禽糞和牛糞的混合物等降低蚯蚓堆肥的汙泥中重金屬濃度/活性。然而,調理劑加入也存在其他問題, 如:飛灰和磷酸鹽礦石與蚯蚓聯合堆肥雖然能降低 Pb、Cd 和 As 濃度,但卻增加了汙泥中 Cu 和 Zn 有效態含量,使汙泥中 Cu 和 Zn 生物活性增大,蘑菇渣和蚯蚓聯合堆肥降低了汙泥中 Cr、 Cd和Pb濃度,卻增加了汙泥中 Cu和Zn濃度。

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