江蘇艾弗瑞環(huán)?？萍加邢薰?/title>
<meta name="keywords" content="江蘇土壤修復(fù),土壤修復(fù)技術(shù),土壤修復(fù)費(fèi)用,土壤修復(fù)措施,土壤修復(fù),江蘇土壤修復(fù),土壤修復(fù)技術(shù)" />
<meta name="description" content="江蘇艾弗瑞環(huán)?？萍加邢薰灸壳伴_展下列業(yè)務(wù)：江蘇土壤修復(fù),土壤修復(fù)費(fèi)用,南通土壤修復(fù)技術(shù)措施，集團(tuán)在未來將不斷地投入資金和人才力量，努力打造蘇中地區(qū)乃至全國專業(yè)的環(huán)保修復(fù)工程和POWERPROBE 采樣工程的整體服務(wù)供應(yīng)商,為推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)文明和諧發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)，讓環(huán)境回歸自然。" />
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<h3>堆肥在土壤修復(fù)與質(zhì)量提升的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望</h3>
<span id="v62x272" class="casemfx"> 發(fā)布時(shí)間：
2022-02-25
作者：admin
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<div id="v62x272" class="caseContainer"> 中國作為一個(gè)耕地面積占..耕地面積約8%的農(nóng)業(yè)大國，隨著農(nóng)業(yè)集約化的不斷普及與發(fā)展，土地的利用率與生產(chǎn)率也在不斷提高。與此同時(shí)，過度放牧及耕作也對(duì)土壤造成了巨大危害，如過量施用化肥、農(nóng)業(yè)廢棄物隨意焚燒與丟棄等不僅會(huì)導(dǎo)致土壤貧瘠、地下水污染和氣候變化，還造成了資源的大量浪費(fèi)。僅2017 年，全國農(nóng)作物秸稈可收集資源量達(dá)到8. 27 億t ，且以每年5% ~10%的速度遞增。作為產(chǎn)生量.大的農(nóng)業(yè)廢棄物，絕大部分秸稈被焚燒，只有少部分被用于回收利用。將秸稈直接焚燒或土壤回用，不僅會(huì)造成資源的大量浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致土壤表層團(tuán)粒結(jié)構(gòu)受損，致使土壤板結(jié)。因此，需要尋找一種環(huán)境友好且可持續(xù)處理農(nóng)業(yè)廢棄物的方法。江蘇艾弗瑞環(huán)保集團(tuán)為您提供管家式環(huán)保服務(wù)。<br />
<br />
堆肥本質(zhì)上作為一種將有機(jī)質(zhì)腐殖化的方法，有機(jī)廢棄物可通過堆肥過程形成大分子胡敏酸，且隨著形成功能基團(tuán)類型和數(shù)量的不同，胡敏酸的結(jié)構(gòu)也有所變化，可根據(jù)不同胡敏酸的特性應(yīng)用于不同類型污染土壤的修復(fù)與質(zhì)量提升。<br />
<br />
腐殖質(zhì)物質(zhì)(humic substances， HS)作為有機(jī)質(zhì)的主要組分，根據(jù)其能否溶于酸、堿溶液，可分為胡敏酸類物質(zhì)( humic acid-like， HLA)、富里酸類物質(zhì)(fulvic acid-like， FLA)和胡敏素類物質(zhì)(humin-like，HLM)。人工合成HLA 結(jié)構(gòu)會(huì)受到實(shí)驗(yàn)室條件(如pH、溫度、試劑濃度、HLA 物質(zhì)性質(zhì)) 的影響。由于從不同樣品中提取得到的HLA 的功能基團(tuán)類型和結(jié)構(gòu)都不相同，因此目前對(duì)HLA 的具體結(jié)構(gòu)組成還沒有定論。<br />
<br />
由于HS 擁有污染物吸附和氧化還原的特性，在土壤污染修復(fù)與質(zhì)量提升方面(如重金屬污染、鹽漬土修復(fù)、有機(jī)氯農(nóng)藥降解、生物質(zhì)回收與..碳循環(huán)等，詳見圖1) 受到了廣泛的關(guān)注。隨著..化肥使用量零增長行動(dòng)方案及垃圾分類、無廢城市建設(shè)等政策的大力推行，利用堆肥處理分類后的生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物等有機(jī)廢物，不僅能有效地對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)行回收，還能將堆肥產(chǎn)物作為土壤肥料或土壤修復(fù)劑使用，解決土壤污染修復(fù)與質(zhì)量提升上的雙重難題。<br />
<br />
<p>
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<br />
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圖1堆肥污染修復(fù)與質(zhì)量提升
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01.堆肥在土壤中的應(yīng)用與評(píng)價(jià)<br />
<br />
堆肥在土壤修復(fù)中的應(yīng)用，實(shí)質(zhì)上也是HS對(duì)受污染土壤的修復(fù)過程，其修復(fù)效果與堆肥過程和堆肥產(chǎn)物中HS的含量與質(zhì)量息息相關(guān)。若要建立一個(gè)以有機(jī)廢棄物為原料的有機(jī)肥料商業(yè)化市場(chǎng)，還需對(duì)堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量評(píng)價(jià)提出更高的要求。因此，堆肥的發(fā)展不僅僅要關(guān)注堆肥效率，對(duì)堆肥產(chǎn)物質(zhì)量的評(píng)價(jià)也至關(guān)重要。<br />
<br />
堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量不僅受到堆肥原料的種類與來源的影響，同時(shí)堆肥過程中HS結(jié)構(gòu)的演變及微生物降解，也會(huì)對(duì)堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)生影響，堆肥產(chǎn)物也有不同的作用( 如作土壤修復(fù)劑或農(nóng)業(yè)施肥)。獲得高利用價(jià)值、穩(wěn)定的.終產(chǎn)物的過程，也是提高營養(yǎng)元素的留存與有效性、陽離子交換能力，增加并改善有機(jī)質(zhì)來源的HLA 的堆肥過程。堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量越高，在恢復(fù)和保持土壤肥力、促進(jìn)有毒有害污染物降解和改善土壤性質(zhì)方面越有效。因此，對(duì)堆肥產(chǎn)物的評(píng)價(jià)，不僅需要評(píng)價(jià)其有效性(如養(yǎng)分含量、HLA 的功能團(tuán)及結(jié)構(gòu)、在土壤中的功能、質(zhì)量提升效率、原料的分解與轉(zhuǎn)化機(jī)制等)，還要考慮到堆肥過程成本(如堆肥原料和.終產(chǎn)物的運(yùn)輸與保存、場(chǎng)地和設(shè)備等)。因此，維持堆肥成本與高質(zhì)量堆肥產(chǎn)物之間的相對(duì)平衡，才能夠促進(jìn)其在土壤修復(fù)與質(zhì)量提升方面的發(fā)展。坎帕拉市曾做過一項(xiàng)民意調(diào)查，在使用糞便污泥和城市固體廢物為原料的堆肥產(chǎn)物中，把堆肥產(chǎn)物質(zhì)量由低到高分別進(jìn)行意愿調(diào)查，發(fā)現(xiàn)堆肥產(chǎn)物質(zhì)量越好，農(nóng)民越愿意購買并代替化肥來使用。因此，如何在保持堆肥成本的同時(shí)，盡可能提升堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量，并建立統(tǒng)一的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，還需要更加完善的研究。<br />
<br />
02.重金屬污染土壤的修復(fù)<br />
<br />
重金屬在土壤中具有不可降解性，其很容易進(jìn)入生物鏈中，從而危害人類、動(dòng)物和植物的健康。HS可在金屬氧化還原過程中充當(dāng)電子穿梭體，已有研究發(fā)現(xiàn)，HS的表面功能基團(tuán)可能會(huì)與重金屬反應(yīng)形成絡(luò)合物，從而影響金屬離子的濃度與遷移性，同時(shí)HS 的形成也是堆肥過程中有機(jī)質(zhì)腐殖化的重要過程。因此，在重金屬污染土壤中施用含有HS的堆肥產(chǎn)物，可有效對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)。<br />
<br />
1.六價(jià)鉻的還原<br />
<br />
鉻(Cr)是一種可在-2~ +6 氧化態(tài)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的元素，環(huán)境中普遍存在的Cr 為Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)。氧化的Cr(Ⅵ)具有“三致”性，在環(huán)境中以可溶性氧化陰離子的形式( 如CrO2-4 、HCrO-4 和Cr2O2-7 )存在。相反，還原態(tài)的Cr(Ⅲ)毒性較低，且在維持正常生物體生理功能方面發(fā)揮著重要的作用。還原態(tài)Cr(Ⅲ)在水和土壤中主要以不溶物的形態(tài)存在，如Cr(OH)3 或吸附在土壤礦物表面的有機(jī)金屬絡(luò)合物。Cr(Ⅵ)是一種強(qiáng)氧化劑，通過水和H+ 、礦物表面的電子轉(zhuǎn)移和簡單有機(jī)分子的氧化還原反應(yīng)，可以在水和土壤等介質(zhì)中被還原成三價(jià)形式的氧化劑。從水溶液中去除Cr( Ⅵ) 的傳統(tǒng)方法包括還原(沉淀)、離子交換、膜分離和表面吸附等。近年來，利用環(huán)境友好的方法，如細(xì)菌、真菌、藻類、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢物以及HS(特別是HLA)來治理Cr(Ⅵ)污染也受到了大量的關(guān)注。在大多數(shù)對(duì)Cr(Ⅵ) 的還原研究中，都是使用商業(yè)HLA 或直接從土壤、煤炭或水中提取HLA 來促進(jìn)Cr(Ⅵ)的還原。然而，由于商業(yè)HLA 價(jià)格高昂和天然HLA 提取產(chǎn)量較低等原因，限制了HLA 在污染土壤修復(fù)中的發(fā)展。堆肥也被當(dāng)作一種成本低廉，且能夠穩(wěn)定而..地生成HLA的方法。在HS 對(duì)Cr(Ⅵ)的還原中，HS 主要充當(dāng)了電子供體和電子受體。因此，HS 的電子轉(zhuǎn)移能力(electron transfer capabilities， ETCs)是影響Cr(Ⅵ)還原的重要因素。由于不同堆肥原料中HS 的ETCs 存在很大差異，因此選擇合適的堆肥原料有助于生成大量具有促進(jìn)Cr(Ⅵ)還原的特定功能基團(tuán)和結(jié)構(gòu)的HS。<br />
<br />
在研究HS 中的哪些功能基團(tuán)參與了Cr(Ⅵ)還原的問題上，發(fā)現(xiàn)HS 組分中的HLA、FLA 和HLM 都擁有還原Cr(Ⅵ)的功能基團(tuán)，其中包括HLA 的硫醇和酚類功能基、羧基和羰基、苯酚，F(xiàn)LA 的羧基和羥基，HLM 的羧基和羰基等，功能基團(tuán)的差異與不同的堆肥原料有關(guān)。且HLA 和FLA的還原效果要優(yōu)于HLM。但除了功能基團(tuán)的作用外， HS 對(duì)Cr (Ⅵ) 的還原還受到pH 值、微生物活性、腐殖化程度和HLA 的分子量等因素影響。因此，為克服生物與非生物條件對(duì)HS還原效率的影響，增加堆肥過程中形成HS 的還原位點(diǎn)，還需更深入的探索。<br />
<br />
2.鐵的氧化還原<br />
<br />
Fe(Ⅲ)是天然土壤和沉積物中微生物呼吸的重要電子受體。在中性pH 條件下，F(xiàn)e(Ⅲ) 的溶解度非常低，主要形式為貧結(jié)晶和結(jié)晶Fe(Ⅲ)(氧合)氧化物。與其他電子受體(如O2 )不同，微生物很難通過Fe(Ⅲ)微粒，因此Fe(Ⅲ) 很難被帶入細(xì)胞中，細(xì)菌必須利用外膜細(xì)胞色素才能將電子從細(xì)胞中轉(zhuǎn)移到固態(tài)鐵礦物上。然而，這種電子轉(zhuǎn)移需要細(xì)胞與鐵(Ⅲ) 礦物直接接觸。微生物對(duì)Fe(Ⅲ) 的還原通常會(huì)受到礦物表面積的限制。電子穿梭可以促進(jìn)微生物鐵(Ⅲ) 還原，天然HS 能夠充當(dāng)電子穿梭機(jī)，促進(jìn)電子供體(如胞外呼吸菌) 和電子受體(如Fe 和Mn 礦物) 之間的電子轉(zhuǎn)移，研究發(fā)現(xiàn)， 堆肥過程中生成HS的醌含量和芳香度與Fe(Ⅲ)的還原效率呈正相關(guān)。因此，含高濃度HS的堆肥產(chǎn)物在Fe 氧化還原中擁有巨大的應(yīng)用潛力。土壤中Fe 的氧化還原循環(huán)過程本質(zhì)上是電子轉(zhuǎn)移的過程，其循環(huán)速率受到土壤微生物和有機(jī)質(zhì)的影響。土壤中Fe 的循環(huán)除了會(huì)影響C、N 和P 等營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化外，還是許多金屬與準(zhǔn)金屬的重要反應(yīng)界面，進(jìn)而影響金屬污染物在土壤中的命運(yùn)和流動(dòng)性。如Parsons 等發(fā)現(xiàn)重復(fù)的Fe 氧化還原循環(huán)能有效降低As 的流動(dòng)性，且在還原條件下流動(dòng)性的降低高達(dá)45%。除了As 外，其他有毒金屬(如Cd、Cu 和Zn 等)，也能夠通過多次氧化還原循環(huán)而固定在Fe 氧化物上，但其固定效率與土壤有關(guān)，在草地中的固定(95%的Cd、....的Cu 和30%的Zn)效率要優(yōu)于耕地，這可能是草地中Mn 含量較高且Mn 的吸附能力比Fe 強(qiáng)所致。由于HS 表面存在許多與氧化還原有關(guān)的活性功能團(tuán)，可以進(jìn)一步催化包括多種有機(jī)污染物在內(nèi)的離子與分子的氧化還原。且HS 也可通過微生物的分解作用，將電子轉(zhuǎn)移到低結(jié)晶和高結(jié)晶Fe(Ⅲ)礦物中。因此，土壤中HS 具有促進(jìn)Fe 氧化還原循環(huán)速率的能力。且堆肥過程中生成的HLA 也能夠有效地促進(jìn)Fe(Ⅲ)還原，從而加快土壤中Fe 氧化還原循環(huán)的速率。這種沿著時(shí)空的氧化還原梯度發(fā)生的氧化還原反應(yīng)序列變化也與微生物的活性有關(guān)。一般來說，F(xiàn)e 氧化菌和Fe 還原菌越多，活性越強(qiáng)，F(xiàn)e 氧化還原速率也就越快。目前，關(guān)于利用HS 作為電子供體促進(jìn)Fe(Ⅲ)還原速率的腐殖質(zhì)還原菌也逐漸受到關(guān)注，如Geobacter metallireducens 和Shewanella alga， Leucobacter、Clostridium sensu stricto 和Sporosarcina， Pseudomonas geniculata PQ01等，都被報(bào)道能夠促進(jìn)Fe 的還原。可以推測(cè)，在重金屬污染土壤中施用含有HS 的堆肥產(chǎn)物，不..助于Fe 的氧化還原循環(huán)，也有利于其他重金屬的生物固定作用。綜上所述，堆肥生成的HS 施加到受污染土壤中時(shí)，既可以與微生物共同作用促進(jìn)重金屬的還原，也可以通過促進(jìn)Fe 的氧化還原而影響重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化，從而完成對(duì)受重金屬污染土壤的修復(fù)。<br />
<br />
03鹽漬土的修復(fù)<br />
<br />
土壤退化是..干旱和半干旱地區(qū)作物可持續(xù)生產(chǎn)的主要障礙。土壤鹽分和養(yǎng)分的缺乏都會(huì)對(duì)..農(nóng)業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。..上約有20%的耕地面積和50%的灌溉農(nóng)田受到了土壤鹽分的影響。隨著受污染水源的直接灌溉和化肥制品的過量使用，預(yù)計(jì)受過量鹽影響的地區(qū)將不斷擴(kuò)大。此外，降水量的限制、水分蒸發(fā)、水土管理不善等因素也導(dǎo)致土壤鹽分進(jìn)一步加重。過量鹽濃度不僅會(huì)改變土壤理化性質(zhì)，而且還會(huì)對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和容重產(chǎn)生不利影響，.終影響作物的產(chǎn)量，增加黏土的分散性，降低土壤的滲透性。當(dāng)堿度過高時(shí)還會(huì)導(dǎo)致土壤產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性問題，如溶解、膨脹，以及一些會(huì)導(dǎo)致土壤表面結(jié)殼和硬化的因素(這些過程都屬于物理過程)等。尋找環(huán)境友好技術(shù)改善鹽漬土并提高作物生產(chǎn)力是當(dāng)前鹽漬土修復(fù)的關(guān)鍵。因?yàn)槲⑸锬芡ㄟ^各種反應(yīng)恢復(fù)退化土地的肥力，目前常利用微生物活性對(duì)鹽漬土進(jìn)行復(fù)墾。微生物還能夠通過固氮作用和關(guān)鍵營養(yǎng)素(P、K、Fe)向作物的遷移來提高養(yǎng)分的生物利用度，同時(shí)通過改善土壤的聚集性和穩(wěn)定性來修復(fù)土壤結(jié)構(gòu)。近年來，在鹽漬土的復(fù)墾中出現(xiàn)了許多新的技術(shù)，如物理改良(深耕、亞土、砂光和剖面反演)、化學(xué)改良(用石膏、氯化鈣和石灰石改良土壤等改良材料)和電復(fù)墾(用電流處理)等。目前，使用富含HS 的堆肥產(chǎn)物作為受鹽污染土壤的土壤改良劑和有機(jī)肥料也受到了越來越多的關(guān)注。使用環(huán)境友好的有機(jī)改良劑(如城市生活垃圾、動(dòng)植物肥料和農(nóng)業(yè)廢棄物等的堆肥產(chǎn)物)對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，有利于提高土壤的可持續(xù)性。這些有機(jī)改良劑的應(yīng)用....了鹽漬土和土壤有機(jī)質(zhì)的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)。施用上述有機(jī)改良劑還顯著增加了受鹽影響土壤中的養(yǎng)分濃度，包括N、P、K、有機(jī)碳、微生物生物量和酶活性等。使用富含HS 的堆肥產(chǎn)物對(duì)鹽漬土進(jìn)行復(fù)墾不僅改善了土壤的結(jié)構(gòu)和滲透性，提高鹽分淋溶，減少表層蒸發(fā)和抑制表層土壤鹽分積累，同時(shí)還降低了土壤微生物呼吸和分解過程中釋放的CO2 。堆肥產(chǎn)物向土壤中持續(xù)釋放氮不僅改善了土壤肥力，而且還改善了土壤有機(jī)質(zhì)礦化的條件。堆肥有機(jī)質(zhì)礦化受到許多因素的影響，包括原料的碳氮比、堆肥條件、堆肥成熟度、堆肥周期和質(zhì)量等。此外，鹽度(如KCl 和K2SO4) 的增多還對(duì)有機(jī)質(zhì)礦化有刺激作用。雖然堆肥產(chǎn)物提供的磷含量與無機(jī)肥料相當(dāng)，但堆肥效應(yīng)卻能夠長期存在。但是，由于營養(yǎng)物質(zhì)向生態(tài)敏感受體的運(yùn)輸，土壤剖面中微量元素的積累及其參與食物鏈過程等原因，堆肥產(chǎn)物也可能存在潛在的生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)。過量施用低質(zhì)量的堆肥產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致污染物在土壤中積聚，從而影響微生物的新陳代謝。同時(shí)，非選擇性的原料收集和堆肥會(huì)導(dǎo)致植物和土壤中重金屬的積累，從而致使其生物量、葉綠素含量和光合效率降低。施用堆肥產(chǎn)物還會(huì)促進(jìn)硝化過程，在沒有作物能夠吸收礦化硝酸鹽的情況下，易造成地下水的污染。在施用堆肥產(chǎn)物一定時(shí)間內(nèi)，土壤中的重金屬含量提升有限，還不足以將土壤歸類為受污染的土壤，但在收集堆肥原料時(shí)，仍應(yīng)加強(qiáng)分離能力，盡可能降低.終堆肥產(chǎn)物中的重金屬含量，提高產(chǎn)物中的HS(特別是HLA)濃度，并對(duì)堆肥產(chǎn)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，從而將土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)降到.低。目前關(guān)于堆肥產(chǎn)物潛在風(fēng)險(xiǎn)的判斷還需要進(jìn)一步的研究。<br />
<br />
04有機(jī)氯污染物的降解<br />
<br />
雙對(duì)氯苯基三氯乙烷(dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT)是在..范圍內(nèi)廣泛使用的合成殺蟲劑。然而，由于其會(huì)通過食物鏈對(duì)野生動(dòng)物和人體健康產(chǎn)生不良影響，目前在許多..已禁止使用。人體與低濃度的DDT 直接接觸會(huì)導(dǎo)致頭痛、惡心、嘔吐、精神錯(cuò)亂和震顫等癥狀。此外，DDT 在體內(nèi)的積累不僅會(huì)影響神經(jīng)系統(tǒng)，增加腫瘤的產(chǎn)生概率，還被發(fā)現(xiàn)與胰腺癌等病癥的產(chǎn)生有關(guān)。美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)已將DDT 及其代謝產(chǎn)物DDD(1，1-二氯-2，2-雙(4 氯苯基)乙烷)和DDE(1，1-二氯-2，2-雙(4 氯苯基)乙烯)列為優(yōu)先污染物。然而，在一些發(fā)展中..，DDT 仍被用于公共衛(wèi)生領(lǐng)域。對(duì)有機(jī)氯污染土壤的修復(fù)已成為環(huán)境保護(hù)的優(yōu)先事項(xiàng)。在對(duì)物理、化學(xué)和生物修復(fù)方法的對(duì)比中，發(fā)現(xiàn)盡管物理和化學(xué)修復(fù)方法比生物修復(fù)方法生效更快，但對(duì)受污染土壤造成的破壞性和侵入性也更大，能耗更高，成本也比生物修復(fù)更昂貴。近年來，利用環(huán)境友好的材料(如動(dòng)物糞便堆肥等) 對(duì)有機(jī)氯污染土壤進(jìn)行生物修復(fù)也開始受到了大量關(guān)注。堆肥過程是外源性降解微生物的主要來源，這些微生物可用于降解污染物或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化為毒性較小的物質(zhì)。據(jù)報(bào)道，堆肥過程中存在能夠降解各種有機(jī)污染物的微生物。然而，目前關(guān)于堆肥中微生物降解DDT 的研究還相對(duì)較少。<br />
<br />
已有研究表明，施肥可能會(huì)影響土壤中農(nóng)藥的降解。如Deng 等發(fā)現(xiàn)，在淹水態(tài)、.大持水量和相對(duì)含水量為60% 的壤土樣中施加雞糞堆肥產(chǎn)物，可有效促進(jìn)溶解有機(jī)碳的生成與p， p’-DDT 的降解，且堆肥產(chǎn)物的施加量越多，p， p’-DDT 降解速率越快。在淹水態(tài)條件下，Deng 等也發(fā)現(xiàn)雞糞和活性污泥的堆肥產(chǎn)物也對(duì)黏土樣中的p， p’-DDT 具有降解作用，且在施用黏土干重2%的雞糞堆肥和黏土干重3%的活性污泥堆肥產(chǎn)物時(shí)，降解率.好，降解率分別為34. 8% 和45. 7%，說明在特定土壤條件下堆肥產(chǎn)物具有降解DDT 污染物的能力，而這些降解功能可能與堆肥過程中生成的真菌有關(guān)。Purnomo 等研究發(fā)現(xiàn):在牛糞堆肥過程分離出的14 株真菌中，大部分與Mucor circinelloides 和Galactomyces geotrichum 菌關(guān)系密切，且在30，60 ℃ 的馬鈴薯葡萄糖液體培養(yǎng)基中均展示出很強(qiáng)的降解DDT 的能力。將這些真菌分離出來，發(fā)現(xiàn)其在..和未..土壤中仍具有降解DDT 能力，這展示了堆肥過程中可降解有機(jī)氯污染物的真菌接種到土壤中的可能性。另外，Wu 等從木薯渣堆肥中分離出的Kocuria rosea HN01 菌株，該菌株能有效對(duì)p， p’-DDT進(jìn)行脫氯，脫氯率達(dá)到71. 3%。Saima 等研究蘑菇渣堆肥樣中的Pleurotus ostraetus 菌對(duì)4 種六氯環(huán)己烷(Hexachlorocyclohexane， HCH) 降解作用，發(fā)現(xiàn)未..堆肥樣和土壤樣中的降解效果.好，對(duì)α-HCH異構(gòu)體、β-HCH 異構(gòu)體、γ-HCH 異構(gòu)體和δ-HCH 異構(gòu)體的降解率分別為58%、26%、45%和64%，其次是堆肥樣未..和土壤樣..的處理組。說明這些真菌在有機(jī)氯污染物降解過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。而且Saima 等還發(fā)現(xiàn)，在對(duì)堆肥樣進(jìn)行..處理后，土壤樣中的HCH 異構(gòu)體降解率明顯減小。更進(jìn)一步說明堆肥過程中生成的真菌在有機(jī)氯污染物降解中重要性。雖然目前已經(jīng)在堆肥中發(fā)現(xiàn)了許多能夠降解有機(jī)氯污染物的真菌，但是，也應(yīng)考慮到堆肥與土壤環(huán)境之間的差異。在研究生物活性較強(qiáng)的堆肥時(shí)，不應(yīng)忽略微生物以外條件的作用。比如，在大多數(shù)情況下，高溫能夠促進(jìn)有機(jī)氯污染物的降解，然而這是由于特定的嗜熱微生物的作用還是高溫的加速降解起主導(dǎo)，還需要更深入研究。同時(shí)，有機(jī)氯污染物在堆肥過程中的賦存狀態(tài)也會(huì)受到其他因素的影響，如堆肥原料、翻堆次數(shù)和有機(jī)質(zhì)的吸附等。<br />
<br />
05植物修復(fù)后的生物質(zhì)回收<br />
<br />
對(duì)于重金屬污染土壤，大多數(shù)傳統(tǒng)處理方法不但修復(fù)成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且技術(shù)復(fù)雜難以管控，還會(huì)產(chǎn)生二次污染。利用植物和微生物去除有毒的環(huán)境污染物稱為生物修復(fù)。與物理化學(xué)方法相比，植物修復(fù)作為一種高度跨學(xué)科技術(shù)，具有成本低、破壞性和環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在..范圍內(nèi)受到密切關(guān)注，并已成為目前重金屬污染土壤修復(fù)的一大研究熱點(diǎn)。因此，對(duì)重金屬植物修復(fù)后的生物質(zhì)進(jìn)行后續(xù)處理也至關(guān)重要，如果處理不當(dāng)則會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于將生物質(zhì)進(jìn)行腐殖化處理后施肥對(duì)改善土壤性質(zhì)和促進(jìn)植物生長都有積極影響，因此堆肥具有處理植物修復(fù)后生物質(zhì)的潛力。然而，相比于植物修復(fù)的研究，目前關(guān)于植物修復(fù)后的生物質(zhì)堆肥處理報(bào)道還比較少。<br />
<br />
植物修復(fù)后的生物質(zhì)中還含有許多營養(yǎng)成分，如有機(jī)質(zhì)、氮和磷等，既要考慮到營養(yǎng)元素的回收再利用，也不能忽視其中存在的有毒物質(zhì)，因此為獲得..無害的堆肥產(chǎn)品，目前主要考慮通過以下2 種方法來改善堆肥過程。<br />
<br />
1)與其他堆肥原料混合:通過將富含重金屬的生物質(zhì)原料與未受污染的干物質(zhì)和其他生物可降解物質(zhì)原料以高比例混合，不僅能夠增加堆肥.終產(chǎn)物中的HLA 含量，還可以將總重金屬含量降到.低，但這項(xiàng)方法需要對(duì)混合物的成分進(jìn)行連續(xù)密切的關(guān)注，以防止可能會(huì)造成的污染。堆肥原料的混合，能夠讓植物修復(fù)后的生物量中的重金屬以低濃度的形式返回土壤中，不..利于養(yǎng)分的恢復(fù)，且使用采后就地堆肥的方式也被認(rèn)為是一種..處理有害原料的方法。2)減少堆肥中的可浸出金屬:主要是通過外加化學(xué)藥劑減少堆肥中可浸出重金屬的含量，如Singh等在工廠收集含有多種重金屬的水葫蘆，并在30 d 的堆肥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，加入石灰顯著地降低了堆肥過程中的水溶性金屬(Zn、Cu、Fe 和Cr)、酸透可浸出金屬(Zn、Cu、Fe、Ni 和Cr) 和可浸出金屬(Zn、Fe、Ni、Cr 和Cd)。在將植物修復(fù)后的生物質(zhì)堆肥試驗(yàn)中，Uhram S等將從填埋場(chǎng)滲濾液渠道中收集的蘆葦和香蒲分別與有益微生物(包括酵母菌、紅假單胞菌和熱酸菌) 和紅糖混合堆肥，對(duì)堆肥后的樣品進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)蘆葦和香蒲堆肥樣中的金屬含量均低于韓國污泥回收堆肥標(biāo)準(zhǔn)的10%，且其中的有機(jī)質(zhì)、碳氮含量均高于商業(yè)肥料，表明植物修復(fù)后的生物質(zhì)堆肥利用的可能性與..性。此外，Uhram S 等還通過對(duì)油菜和麻櫟這2 種植物施肥進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比，施肥后植物的生物量比未施肥植物的生物量有明顯增長，且麻櫟中重金屬的生物積累與未施肥相比沒有顯著差異，但油菜中Zn 的積累顯著高于未施肥土壤，猜測(cè)這可能是因?yàn)閺奶盥駡?chǎng)中取的土壤含有一定濃度的重金屬和土壤的稀釋效應(yīng)，導(dǎo)致油菜的生長受到限制，.終使積累重金屬濃度升高。使用植物修復(fù)后的生物質(zhì)進(jìn)行堆肥，應(yīng)關(guān)注其可能造成的土壤污染與隨后在植物中存在的潛在生物積累。然而，目前關(guān)于使用堆肥處理這種生物質(zhì)的研究比較少，而Uhram S的研究又集中在填埋場(chǎng)的植物修復(fù)生物量堆肥回收與土壤施肥，并不能完全預(yù)測(cè)其他區(qū)域的植物修復(fù)后生物質(zhì)堆肥情況。<br />
<br />
06土壤有機(jī)碳的固定<br />
<br />
土壤是陸地上.大的碳源儲(chǔ)藏庫，土壤碳庫含量是大氣碳含量的3 倍左右。過度的放牧與耕種，導(dǎo)致..土壤不斷退化，并向大氣中輸送大量的CO2，從而使土壤有機(jī)碳含量下降。土壤碳庫的變化會(huì)對(duì)..碳循環(huán)造成巨大影響。土壤有機(jī)碳的變化受到諸多因素的影響，如環(huán)境因素(降雨頻率和植物凋零)、..變暖、生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變、森林砍伐與造林等。土壤中有機(jī)碳的持久性和穩(wěn)定性主要取決于土壤中活性碳庫與惰性碳庫的比值，比值越小，說明土壤有機(jī)碳越穩(wěn)定。這主要是由于活性碳很容易被微生物降解成CO2 排放，因此并不會(huì)影響土壤本身碳庫的含量。這也證明了像長期施肥這種增加土壤活性碳的方法，并不會(huì)對(duì)土壤中有機(jī)碳的穩(wěn)定性產(chǎn)生太大的影響，但有研究表明，對(duì)氮肥進(jìn)行一定的處理(如聚合物包膜尿素或生物炭包膜尿素)，也能增強(qiáng)有機(jī)碳的形成與穩(wěn)定。然而使用堆肥產(chǎn)物對(duì)土壤進(jìn)行長期施肥，由于堆肥產(chǎn)物中含有大量的HS，可通過HLA 和HLM 的固碳作用，.終促進(jìn)土壤有機(jī)碳的固定。綜上所述，可以使用富含HS 的堆肥產(chǎn)物來固定土壤中的有機(jī)碳。且用于堆肥產(chǎn)物中HS的濃度與疏水性越高，越有利于封存土壤中的不穩(wěn)定有機(jī)化合物，降低微生物的礦化，減少從土壤中排放出的CO2。<br />
<br />
除了增加土壤中有機(jī)碳的含量外，對(duì)土壤有機(jī)碳含量的觀測(cè)也十分重要。相比對(duì)整個(gè)土壤有機(jī)碳的觀察，Chen 等建議檢測(cè)土壤中不穩(wěn)定性有機(jī)碳，能更直觀反映土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定狀態(tài)。由于目前土壤碳損失在逐年增加，如何有效增加土壤碳庫中穩(wěn)定性有機(jī)碳的含量，還是目前..碳循環(huán)研究的一大重點(diǎn)。在改善..碳循壞時(shí)，除了關(guān)注土壤HS外，還要注意其他因素對(duì)土壤的作用，如土地利用方式的轉(zhuǎn)變，氣候、水土的侵蝕作用，土壤管理措施的改變等。<br />
<br />
07堆肥產(chǎn)品應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)<br />
<br />
在..對(duì)肥料需求持續(xù)增加的情況下，堆肥應(yīng)用的擴(kuò)展與管理也變得越發(fā)重要。但目前我國垃圾分類管理制度還未完善，堆肥原料種類不同且來源各異(大部分為農(nóng)業(yè)廢棄物，小部分為糞便和城市生活垃圾)，若堆肥不完全，原料中攜帶的病原體與無機(jī)或有機(jī)污染物很有可能留存下來，隨著堆肥產(chǎn)物的施用而進(jìn)入環(huán)境中。同時(shí)，不同原料堆肥過程中的HS 的功能基團(tuán)和結(jié)構(gòu)演化也不相同，其轉(zhuǎn)化機(jī)理也尚不明確，因此還無法穩(wěn)定獲得能夠..修復(fù)特定土壤污染的堆肥產(chǎn)物。另外，對(duì)使用關(guān)于堆肥評(píng)價(jià)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素(如堆肥產(chǎn)物重金屬濃度、揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生與排放、堆肥過程中釋放的惡臭等)不同，對(duì)堆肥技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)仍沒有一個(gè)統(tǒng)一的方法。對(duì)堆肥過程和堆肥產(chǎn)物進(jìn)行準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是堆肥在土壤修復(fù)方面廣泛應(yīng)用的前提，為此需要尋找對(duì)不同堆肥原料和堆肥產(chǎn)物都適用的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)，依據(jù)該指標(biāo)改善堆肥過程從而..獲得穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)物。<br />
<br />
08討論與展望<br />
<br />
與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法相比，堆肥方法更加經(jīng)濟(jì)有效，符合可持續(xù)發(fā)展的綠色觀念。堆肥作為一種將有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定腐殖化的方法，根據(jù)不同的土壤需求，堆肥產(chǎn)物本身還可以使用小分子HLA 來提升土壤有機(jī)質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”，在土壤污染修復(fù)與質(zhì)量提升方面擁有巨大的應(yīng)用前景。但目前對(duì)土壤樣品的原位檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)，HLA 物質(zhì)在土壤中一般為大分子類物質(zhì)，這與土壤中觀測(cè)到的HLA 分子形態(tài)有明顯區(qū)別，其原因有待探究。雖然堆肥能夠有效對(duì)有機(jī)廢物進(jìn)行回用，但也存在一些缺點(diǎn)，如收益較低、堆肥周期長、堆肥產(chǎn)物質(zhì)量不穩(wěn)定、運(yùn)輸與儲(chǔ)存成本較高等。因此，了解堆肥生物降解過程中HS 轉(zhuǎn)化及相關(guān)作用機(jī)理，是跨越影響堆肥發(fā)展障礙的重要前提。<br />
<br />
因此，未來堆肥方面的研究方向主要包括:1)研究不同條件(如高溫、添加外源物、微生物接種等)對(duì)堆肥產(chǎn)物HS 結(jié)構(gòu)和堆肥周期的影響；2)進(jìn)一步探明HS 在堆肥過程中的演化機(jī)制，從而獲得大量具有特定功能的HS；3)嘗試不同有機(jī)廢棄物之間的共堆肥或污染源就地堆肥，減少運(yùn)輸與儲(chǔ)存成本；4)對(duì)于HS的土壤理化性質(zhì)改良以及修復(fù)作用之間存在的異同且與HS 種類關(guān)系，還需要進(jìn)一步研究。隨著研究的不斷深入，堆肥過程與堆肥技術(shù)的不斷改進(jìn)會(huì)使.終的堆肥產(chǎn)物向更環(huán)保、更廉價(jià)、更高質(zhì)量、更大規(guī)模使用的方向發(fā)展。<br />
<br /> </div>
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