江蘇艾弗瑞環?？萍加邢薰?/title>
<meta name="keywords" content="江蘇土壤修復,土壤修復技術,土壤修復費用,土壤修復措施,土壤修復,江蘇土壤修復,土壤修復技術" />
<meta name="description" content="江蘇艾弗瑞環?？萍加邢薰灸壳伴_展下列業務：江蘇土壤修復,土壤修復費用,南通土壤修復技術措施，集團在未來將不斷地投入資金和人才力量，努力打造蘇中地區乃至全國專業的環保修復工程和POWERPROBE 采樣工程的整體服務供應商,為推動區域經濟社會發展與生態文明和諧發展做出積極貢獻，讓環境回歸自然。" />
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<h3>堆肥在土壤修復與質量提升的應用現狀與展望</h3>
<span id="v62x272" class="casemfx"> 發布時間：
2022-03-04
作者：admin
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<div id="v62x272" class="caseContainer"> <p>
堆肥作為一種經濟有效、環境友好的技術手段，通過生物強化將垃圾有機質轉變為富含多種功能基團的大分子胡敏酸類的產品，可修復和改善土壤質量，將垃圾中的有效資源較大程度循環固定回土壤中，有效解決我國耕地超負荷種植、有機質持續下降等突出矛盾。對目前國內外利用堆肥在土壤修復與質量提升方面的研究進行了綜述，對常見土壤污染類型如重金屬污染、鹽污染和有機氯農藥污染的修復以及土壤碳庫質量的提升和..碳循環進行了詳細討論，并展望堆肥應用的未來，以期對今后有機垃圾處理—胡敏酸類物質工程應用—土壤修復與質量提升全鏈條深入研究，土壤修復與質量提升技術的理論依據和促進實際應用的發展提供參考。
</p>
<p>
<br />
</p>
<p>
<img src="http://img.dlwjdh.com/upload/14850/220304/cf4073dc30bb34c9a848b5971c4d1b20.jpg" alt="土壤修復" width="1080" height="470" title="土壤修復" align="" />
</p>
<br />
<strong>1.堆肥在土壤中的應用與評價</strong><br />
<br />
堆肥在土壤修復中的應用，實質上也是HS對受污染土壤的修復過程，其修復效果與堆肥過程和堆肥產物中HS的含量與質量息息相關。若要建立一個以有機廢棄物為原料的有機肥料商業化市場，還需對堆肥產物的質量評價提出更高的要求。因此，堆肥的發展不僅僅要關注堆肥效率，對堆肥產物質量的評價也至關重要。<br />
<br />
堆肥產物的質量不僅受到堆肥原料的種類與來源的影響，同時堆肥過程中HS結構的演變及微生物降解，也會對堆肥產物的質量產生影響，堆肥產物也有不同的作用( 如作土壤修復劑或農業施肥)。獲得高利用價值、穩定的產物的過程，也是提高營養元素的留存與有效性、陽離子交換能力，增加并改善有機質來源的HLA 的堆肥過程。堆肥產物的質量越高，在恢復和保持土壤肥力、促進有毒有害污染物降解和改善土壤性質方面越有效。因此，對堆肥產物的評價，不僅需要評價其有效性(如養分含量、HLA 的功能團及結構、在土壤中的功能、質量提升效率、原料的分解與轉化機制等)，還要考慮到堆肥過程成本(如堆肥原料和產物的運輸與保存、場地和設備等)。因此，維持堆肥成本與高質量堆肥產物之間的相對平衡，才能夠促進其在土壤修復與質量提升方面的發展?？才晾性鲞^一項民意調查，在使用糞便污泥和城市固體廢物為原料的堆肥產物中，把堆肥產物質量由低到高分別進行意愿調查，發現堆肥產物質量越好，農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，盡可能提升堆肥產物的質量，并建立統一的質量評價體系，還需要更加完善的研究。<br />
<br />
<strong>2.重金屬污染土壤的修復</strong><br />
<br />
重金屬在土壤中具有不可降解性，其很容易進入生物鏈中，從而危害人類、動物和植物的健康。HS可在金屬氧化還原過程中充當電子穿梭體，已有研究發現，HS的表面功能基團可能會與重金屬反應形成絡合物，從而影響金屬離子的濃度與遷移性，同時HS 的形成也是堆肥過程中有機質腐殖化的重要過程。因此，在重金屬污染土壤中施用含有HS的堆肥產物，可有效對污染土壤進行修復。<br />
<br />
<strong>3.鹽漬土的修復</strong><br />
<br />
土壤退化是..干旱和半干旱地區作物可持續生產的主要障礙。土壤鹽分和養分的缺乏都會對..農業構成嚴重威脅。..上約有20%的耕地面積和50%的灌溉農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，預計受過量鹽影響的地區將不斷擴大。此外，降水量的限制、水分蒸發、水土管理不善等因素也導致土壤鹽分進一步加重。過量鹽濃度不僅會改變土壤理化性質，而且還會對土壤的結構穩定性和容重產生不利影響，影響作物的產量，增加黏土的分散性，降低土壤的滲透性。當堿度過高時還會導致土壤產生結構性問題，如溶解、膨脹，以及一些會導致土壤表面結殼和硬化的因素(這些過程都屬于物理過程)等。尋找環境友好技術改善鹽漬土并提高作物生產力是當前鹽漬土修復的關鍵。因為微生物能通過各種反應恢復退化土地的肥力，目前常利用微生物活性對鹽漬土進行復墾。微生物還能夠通過固氮作用和關鍵營養素(P、K、Fe)向作物的遷移來提高養分的生物利用度，同時通過改善土壤的聚集性和穩定性來修復土壤結構。近年來，在鹽漬土的復墾中出現了許多新的技術，如物理改良(深耕、亞土、砂光和剖面反演)、化學改良(用石膏、氯化鈣和石灰石改良土壤等改良材料)和電復墾(用電流處理)等。目前，使用富含HS 的堆肥產物作為受鹽污染土壤的土壤改良劑和有機肥料也受到了越來越多的關注。使用環境友好的有機改良劑(如城市生活垃圾、動植物肥料和農業廢棄物等的堆肥產物)對土壤進行修復，有利于提高土壤的可持續性。這些有機改良劑的應用....了鹽漬土和土壤有機質的物理、化學和生物性質。施用上述有機改良劑還顯著增加了受鹽影響土壤中的養分濃度，包括N、P、K、有機碳、微生物生物量和酶活性等。使用富含HS 的堆肥產物對鹽漬土進行復墾不僅改善了土壤的結構和滲透性，提高鹽分淋溶，減少表層蒸發和抑制表層土壤鹽分積累，同時還降低了土壤微生物呼吸和分解過程中釋放的CO2 。堆肥產物向土壤中持續釋放氮不僅改善了土壤肥力，而且還改善了土壤有機質礦化的條件。堆肥有機質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、堆肥周期和質量等。此外，鹽度(如KCl 和K2SO4) 的增多還對有機質礦化有刺激作用。雖然堆肥產物提供的磷含量與無機肥料相當，但堆肥效應卻能夠長期存在。但是，由于營養物質向生態敏感受體的運輸，土壤剖面中微量元素的積累及其參與食物鏈過程等原因，堆肥產物也可能存在潛在的生態和健康風險。過量施用低質量的堆肥產物會導致污染物在土壤中積聚，從而影響微生物的新陳代謝。同時，非選擇性的原料收集和堆肥會導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。施用堆肥產物還會促進硝化過程，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。在施用堆肥產物一定時間內，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，仍應加強分離能力，盡可能降低堆肥產物中的重金屬含量，提高產物中的HS(特別是HLA)濃度，并對堆肥產物進行適當的風險評價，從而將土壤污染的風險降到很低。目前關于堆肥產物潛在風險的判斷還需要進一步的研究。<br />
<br />
<strong>4.有機氯污染物的降解</strong><br />
<br />
雙對氯苯基三氯乙烷(dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT)是在..范圍內廣泛使用的合成殺蟲劑。然而，由于其會通過食物鏈對野生動物和人體健康產生不良影響，目前在許多..已禁止使用。人體與低濃度的DDT 直接接觸會導致頭痛、惡心、嘔吐、精神錯亂和震顫等癥狀。此外，DDT 在體內的積累不僅會影響神經系統，增加腫瘤的產生概率，還被發現與胰腺癌等病癥的產生有關。美國環境保護署(EPA)已將DDT 及其代謝產物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)列為優先污染物。然而，在一些發展中..，DDT 仍被用于公共衛生領域。對有機氯污染土壤的修復已成為環境保護的優先事項。在對物理、化學和生物修復方法的對比中，發現盡管物理和化學修復方法比生物修復方法生效更快，但對受污染土壤造成的破壞性和侵入性也更大，能耗更高，成本也比生物修復更昂貴。近年來，利用環境友好的材料(如動物糞便堆肥等) 對有機氯污染土壤進行生物修復也開始受到了大量關注。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將污染物轉化為毒性較小的物質。據報道，堆肥過程中存在能夠降解各種有機污染物的微生物。然而，目前關于堆肥中微生物降解DDT 的研究還相對較少。<br />
<br />
已有研究表明，施肥可能會影響土壤中農藥的降解。如Deng 等發現，在淹水態、較大持水量和相對含水量為60% 的壤土樣中施加雞糞堆肥產物，可有效促進溶解有機碳的生成與p， p’-DDT 的降解，且堆肥產物的施加量越多，p， p’-DDT 降解速率越快。在淹水態條件下，Deng 等也發現雞糞和活性污泥的堆肥產物也對黏土樣中的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%的活性污泥堆肥產物時，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。Purnomo 等研究發現: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 菌關系密切，且在30，60 ℃ 的馬鈴薯葡萄糖液體培養基中均展示出很強的降解DDT 的能力。將這些真菌分離出來，發現其在..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p， p’-DDT進行脫氯，脫氯率達到71. 3%。Saima 等研究蘑菇渣堆肥樣中的Pleurotus ostraetus 菌對4 種六氯環己烷(Hexachlorocyclohexane， HCH) 降解作用，發現未..堆肥樣和土壤樣中的降解效果好，對α-HCH異構體、β-HCH 異構體、γ-HCH 異構體和δ-HCH 異構體的降解率分別為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氯污染物降解過程中發揮了至關重要的作用。而且Saima 等還發現，在對堆肥樣進行..處理后，土壤樣中的HCH 異構體降解率明顯減小。更進一步說明堆肥過程中生成的真菌在有機氯污染物降解中重要性。雖然目前已經在堆肥中發現了許多能夠降解有機氯污染物的真菌，但是，也應考慮到堆肥與土壤環境之間的差異。在研究生物活性較強的堆肥時，不應忽略微生物以外條件的作用。比如，在大多數情況下，高溫能夠促進有機氯污染物的降解，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，還需要更深入研究。同時，有機氯污染物在堆肥過程中的賦存狀態也會受到其他因素的影響，如堆肥原料、翻堆次數和有機質的吸附等。<br />
<br />
<strong>5.植物修復后的生物質回收</strong><br />
<br />
對于重金屬污染土壤，大多數傳統處理方法不但修復成本高、費時費力且技術復雜難以管控，還會產生二次污染。利用植物和微生物去除有毒的環境污染物稱為生物修復。與物理化學方法相比，植物修復作為一種高度跨學科技術，具有成本低、破壞性和環境擾動小等優點，在..范圍內受到密切關注，并已成為目前重金屬污染土壤修復的一大研究熱點。因此，對重金屬植物修復后的生物質進行后續處理也至關重要，如果處理不當則會造成嚴重的環境污染。由于將生物質進行腐殖化處理后施肥對改善土壤性質和促進植物生長都有積極影響，因此堆肥具有處理植物修復后生物質的潛力。然而，相比于植物修復的研究，目前關于植物修復后的生物質堆肥處理報道還比較少。<br />
<br />
植物修復后的生物質中還含有許多營養成分，如有機質、氮和磷等，既要考慮到營養元素的回收再利用，也不能忽視其中存在的有毒物質，因此為獲得..無害的堆肥產品，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原料與未受污染的干物質和其他生物可降解物質原料以高比例混合，不僅能夠增加堆肥終產物中的HLA 含量，還可以將總重金屬含量降到低，但這項方法需要對混合物的成分進行連續密切的關注，以防止可能會造成的污染。堆肥原料的混合，能夠讓植物修復后的生物量中的重金屬以低濃度的形式返回土壤中，不..利于養分的恢復，且使用采后就地堆肥的方式也被認為是一種..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 的堆肥試驗中發現，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)。在將植物修復后的生物質堆肥試驗中，Uhram S等將從填埋場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，對堆肥后的樣品進行測定，發現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準的10%，且其中的有機質、碳氮含量均高于商業肥料，表明植物修復后的生物質堆肥利用的可能性與..性。此外，Uhram S 等還通過對油菜和麻櫟這2 種植物施肥進行盆栽試驗，經過對比，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，猜測這可能是因為從填埋場中取的土壤含有一定濃度的重金屬和土壤的稀釋效應，導致油菜的生長受到限制，使積累重金屬濃度升高。使用植物修復后的生物質進行堆肥，應關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，目前關于使用堆肥處理這種生物質的研究比較少，而Uhram S的研究又集中在填埋場的植物修復生物量堆肥回收與土壤施肥，并不能完全預測其他區域的植物修復后生物質堆肥情況。<br />
<br />
<strong>6.土壤有機碳的固定</strong><br />
<br />
土壤是陸地上較大的碳源儲藏庫，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，從而使土壤有機碳含量下降。土壤碳庫的變化會對..碳循環造成巨大影響。土壤有機碳的變化受到諸多因素的影響，如環境因素(降雨頻率和植物凋零)、..變暖、生態系統的轉變、森林砍伐與造林等。土壤中有機碳的持久性和穩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，說明土壤有機碳越穩定。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，并不會對土壤中有機碳的穩定性產生太大的影響，但有研究表明，對氮肥進行一定的處理(如聚合物包膜尿素或生物炭包膜尿素)，也能增強有機碳的形成與穩定。然而使用堆肥產物對土壤進行長期施肥，由于堆肥產物中含有大量的HS，可通過HLA 和HLM 的固碳作用，促進土壤有機碳的固定。綜上所述，可以使用富含HS 的堆肥產物來固定土壤中的有機碳。且用于堆肥產物中HS的濃度與疏水性越高，越有利于封存土壤中的不穩定有機化合物，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碳的含量外，對土壤有機碳含量的觀測也十分重要。相比對整個土壤有機碳的觀察，Chen 等建議檢測土壤中不穩定性有機碳，能更直觀反映土壤有機碳的穩定狀態。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定性有機碳的含量，還是目前..碳循環研究的一大重點。在改善..碳循壞時，除了關注土壤HS外，還要注意其他因素對土壤的作用，如土地利用方式的轉變，氣候、水土的侵蝕作用，土壤管理措施的改變等。<br />
<br />
<strong>7.堆肥產品應用風險評價</strong><br />
<br />
在..對肥料需求持續增加的情況下，堆肥應用的擴展與管理也變得越發重要。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(大部分為農業廢棄物，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或有機污染物很有可能留存下來，隨著堆肥產物的施用而進入環境中。同時，不同原料堆肥過程中的HS 的功能基團和結構演化也不相同，其轉化機理也尚不明確，因此還無法穩定獲得能夠..修復特定土壤污染的堆肥產物。另外，對使用關于堆肥評價的潛在生態風險因素(如堆肥產物重金屬濃度、揮發性有機物的產生與排放、堆肥過程中釋放的惡臭等)不同，對堆肥技術應用的風險評價仍沒有一個統一的方法。對堆肥過程和堆肥產物進行準確的風險評估是堆肥在土壤修復方面廣泛應用的前提，為此需要尋找對不同堆肥原料和堆肥產物都適用的生態風險因素指標，依據該指標改善堆肥過程從而..獲得穩定的堆肥產物。<br />
<br />
<strong>8.討論與展望</strong><br />
<br />
與傳統的物理、化學方法相比，堆肥方法更加經濟有效，符合可持續發展的綠色觀念。堆肥作為一種將有機質穩定腐殖化的方法，根據不同的土壤需求，堆肥產物本身還可以使用小分子HLA 來提升土壤有機質，真正實現“以廢治廢”，在土壤污染修復與質量提升方面擁有巨大的應用前景。但目前對土壤樣品的原位檢測也發現，HLA 物質在土壤中一般為大分子類物質，這與土壤中觀測到的HLA 分子形態有明顯區別，其原因有待探究。雖然堆肥能夠有效對有機廢物進行回用，但也存在一些缺點，如收益較低、堆肥周期長、堆肥產物質量不穩定、運輸與儲存成本較高等。因此，了解堆肥生物降解過程中HS 轉化及相關作用機理，是跨越影響堆肥發展障礙的重要前提。<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)對堆肥產物HS 結構和堆肥周期的影響；2)進一步探明HS 在堆肥過程中的演化機制，從而獲得大量具有特定功能的HS；3)嘗試不同有機廢棄物之間的共堆肥或污染源就地堆肥，減少運輸與儲存成本；4)對于HS的土壤理化性質改良以及修復作用之間存在的異同且與HS 種類關系，還需要進一步研究。隨著研究的不斷深入，堆肥過程與堆肥技術的不斷改進會使堆肥產物向更環保、更廉價、更高質量、更大規模使用的方向發展。<br /> </div>
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