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震驚!汙泥堆肥土地利用 重金屬去哪兒?

(1)汙泥堆肥中有機物和鐵水合氧化物的含量均明顯高於土壤,有利於重金屬固定;與此同時,汙泥堆肥中各種重金屬總量均高於對照土壤,土地利用會增加土壤中重金屬總量。汙泥堆肥和土壤中重金屬賦存的化學形態基本一致,Cr、Cu和Cd主要吸附在固體有機物表麵,Ni和Pb主要吸附在固體有機物和鐵鋁氧化物表麵,As主要吸附在鐵鋁氧化物表麵,同時易與鈣離子和磷酸根形成共沉澱。

(2)pH、有機物組成含量變化、氧化還原條件改變是影響汙泥堆肥中重金屬釋放的主要因素。堿性條件下顆粒態有機物向溶解性有機物轉化,重金屬與溶解性有機物絡合,釋放能力增強。

(3)旱田的氧化性條件促進了溶解性有機碳的降解,強化了Cd和Cu在顆粒態有機碳上的吸附固定。水田的還原性條件下,Fe(III)被還原為Fe(II),鐵的水合氧化物含量降低,對As的吸附能力減弱。

(4)汙泥堆肥的多次施用增加了土壤有機質含量,提升了微生物活性對土壤中氧氣的消耗能力,強化了還原性條件的形成。在還原性條件下,As的浸出濃度上升約1個數量級,累積釋放量可達到總量的15.7%,因此在降雨豐富及連續灌溉等易形成還原性條件的土壤環境中,不宜施用富含As的汙泥堆肥。對於有機質含量低的土壤,汙泥堆肥多次施用可增強有機質對重金屬Cd、Cu、Pb的吸附固定。

(5)汙泥堆肥的3年田間施用顯著提升了汙泥堆肥施用層(0~10 cm)土壤中溶解性有機質、腐殖酸、鐵水合氧化物含量,有機物含量的上升及其在堿性條件的溶解,導致重金屬在偏堿性環境中釋放能力顯著高於對照土壤。汙泥堆肥的施用對小麥及水稻中重金屬含量無顯著影響。表層0~10 cm土壤對重金屬的阻滯固定能力強,10~20 cm的土壤中重金屬含量及釋放特性未受到汙泥堆肥施用的影響。
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