本文關鍵詞：污泥堆肥與施用過程汞的變化特征及其對土壤和作物的影響　出處：《西南大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著我國污水處理廠處理污水能力的提升,每年城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥量已超過4000萬t,如此大量的污泥已成為目前急需解決、無法回避的重大城市環(huán)境問題,若處置不當則會對環(huán)境和人體健康造成嚴重危害。我國新環(huán)保法的頒布和水污染防治行動計劃的實施強調(diào)了污泥處理處置的重要性,高溫好氧堆肥是污泥穩(wěn)定化處理的主要方式之一,污泥堆肥富含植物所需多種營養(yǎng)物質和大量有機質使其具有較高的農(nóng)用價值,因而污泥堆肥后進行土地利用已逐漸成為污泥處理處置與資源化利用的主要方式之一。但污泥堆肥及其利用過程也可能造成二次污染風險,而污泥中的重金屬是限制其利用的關鍵因素。其中,汞由于具有高揮發(fā)性、高毒性、高生物累積性,若通過堆肥施用進入土壤后被作物富集易產(chǎn)生汞暴露風險。而目前關于污泥堆肥及其利用過程中總汞、甲基汞及汞釋放通量方面的研究較為缺乏,對汞在堆肥及其利用過程土壤-植物體系中的環(huán)境行為及生物累積特征等研究相對較少。因此,本研究進行高溫好氧堆肥及其利用試驗,分析和討論堆肥過程總汞及甲基汞變化特征、堆肥利用過程總汞與甲基汞遷移轉化及植物富集特征、堆肥利用過程土壤-大氣汞釋放特征,評估污泥堆肥施用過程的汞環(huán)境風險,以期為深入開展城市污泥土地利用的重金屬(特別是汞)環(huán)境風險提供基礎數(shù)據(jù)。主要研究結果如下:(1)兩次高溫好氧堆肥前后總汞含量無顯著變化,但均低于原污泥總汞含量。兩次高溫好氧堆肥過程甲基汞含量均表現(xiàn)為:堆肥末期堆肥初期,高溫好氧堆肥不利用汞甲基化。添加生物質炭對堆肥過程總汞含量無明顯影響,但對汞甲基化產(chǎn)生一定抑制作用。(2)施用污泥堆肥會顯著增加土壤總汞和甲基汞含量,施用不同用量污泥堆肥(第一次堆肥利用)各處理土壤總汞含量增加124.32%~264.73%,甲基汞含量增加38.66%~151.33%。施用不同肥料過程中(第二次堆肥利用),施加不含生物質炭堆肥處理和含生物質炭堆肥處理土壤總汞含量分別增加43.83%、28.48%,甲基汞含量增加236.36%和215.15%,但土壤總汞含量均低于國家土壤環(huán)境質量二級標準。施用不同用量污泥堆肥(第一次堆肥利用)試驗表明,施加含生物質炭堆肥處理的土壤甲基汞含量(0.28~0.40 ng·g~(-1))總體略高于施加不含生物質炭堆肥處理的土壤甲基汞含量(0.22~0.38 ng·g~(-1)),表明生物質炭可能有利于土壤甲基汞的產(chǎn)生。施用不同肥料(第二次堆肥利用)試驗表明,施加堆肥處理土壤甲基汞含量顯著增加,而施加化肥處理土壤甲基汞含量反而下降,表明施加不同肥料可能影響土壤汞的甲基化。(3)兩次堆肥利用試驗植物總汞和甲基汞含量變化與富集特征一致,植物總汞含量表現(xiàn)為收獲期幼苗期,甲基汞含量表現(xiàn)為收獲期幼苗期;植物汞富集能力表現(xiàn)為總汞甲基汞。施用不同用量污泥堆肥試驗(第一次污泥堆肥利用)表明施加生物質炭堆肥的處理組植物甲基汞含量(0.21~0.54 ng·g~(-1))明顯低于施加不含生物質炭的堆肥處理組(0.28~1.13 ng·g~(-1)),表明生物質炭堆肥品的加入可能不利于土壤甲基汞的遷移和植物對甲基汞的富集。施用不同肥料試驗(第二次堆肥利用)表明,各處理植物成熟期總汞主要分布于根系和葉片,所占比例分別為32.77%~50.89%、41.21%~55.48%。各處理植物根系甲基汞含量范圍為2.25~9.26ng·g~(-1),莖中甲基汞含量范圍為1.33~2.28 ng·g~(-1),葉中甲基汞含量范圍為0.47~0.90ng·g~(-1),含量大小順序均為根莖葉。各處理植物甲基汞轉移系數(shù)均較小(TFs1),表明植物根系富集甲基汞后向地上部分轉運能力較弱。(4)污泥堆肥利用過程初期土-氣界面汞交換通量較高,各處理汞交換通量范圍為A1(施用不含生物質炭污泥堆肥):49.16~110.09 ng·(m~2·h)~(-1),A2(施用含生物質炭污泥堆肥):38.89~83.35 ng·(m2·h)~(-1),A3(施用化肥):31.00~51.12 ng·(m~2·h)-1,CK(對照):20.29~39.99 ng·(m~2·h)~(-1)。各處理汞釋放主要集中在發(fā)芽期,5 d后各處理釋汞通量顯著降低。施加不含生物質炭堆肥處理汞累積釋放量(379.89ng·(m~2·h)~(-1))高于施加含生物質炭堆肥處理(302.29 ng·(m~2·h)~(-1)),表明生物質炭堆肥品對汞的釋放存在一定抑制作用。影響土-氣界面釋汞通量的主要環(huán)境因子為光照強度、氣溫、大氣濕度,其中與光照強度、氣溫表現(xiàn)為正相關關系,與大氣濕度表現(xiàn)為負相關關系。(5)兩次高溫好氧堆肥過程總汞含量均低于農(nóng)用污泥控制限制標準,未產(chǎn)生環(huán)境汞污染風險�；诘乩鄯e指數(shù)法評估顯示兩次污泥堆肥利用過程土壤汞的地累積指數(shù)(Igeo)1,均處于無~中度污染。土壤汞污染程度隨施肥量的升高而增大。基于潛在生態(tài)風險指數(shù)法(Er)評估顯示污泥堆肥利用過程具有中~強度汞污染生態(tài)風險,影響污泥堆肥過程汞污染風險程度的因素為肥料汞含量。為科學開展城市污泥資源化利用,需針對合理施肥量及堆肥過程汞的去除機制進行深入研究。
[Abstract]:The results are as follows : ( 1 ) There is no significant change in the content of total mercury and methylmercury in the process of composting and utilization of sludge . The results are as follows : ( 1 ) The content of total mercury and methylmercury in the process of composting and utilization of sludge is less than that of the original sludge . The results showed that the content of methyl mercury in plant roots was 2.25 - 9.26ng 路 g ~ ( -1 ) . The content of methylmercury in the plant was 2.25 - 9.26ng 路 g ~ ( -1 ) . The content of methylmercury in the plant was 2.25 - 9.26ng 路 g ~ ( -1 ) . The content of methylmercury in the plant was 2.25 - 9.26ng 路 g ~ ( -1 ) .

【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;X14;S141.6

【參考文獻】

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本文編號：1411783