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《南京农业大学》 2007年
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污泥生物脱毒后土地利用对作物生长发育和生态环境效应的影响研究

路庆斌  
【摘要】: 制革污泥是富含有机质、氮、磷等植物营养元素的有机废弃物,土地利用是有潜力的处置与利用途径。但是其含高量有毒金属Cr(1%~4%),是制约制革污泥土地利用的主要障碍。在过去的两年里,本课题组成功利用生物沥浸技术去除了制革污泥中的铬,中试工程研究去除率达到90%以上。考虑到污泥土地利用的安全性和风险性,制革污泥不能直接施用到土地上,土地利用前必须脱除制革污泥含有的大量Cr才能保证土地利用的安全。 本文采用实验室分析、盆栽实验、田间实验、培养实验相结合的方法,系统地研究了制革污泥脱毒前后土地利用对作物生长发育以及生态环境的影响。盆栽实验发现,随着原始制革污泥施用量的增加,黑麦草的生物量、叶绿素、株高也随之增加,但当施用量达到土壤总量的25%时,却开始下降;但是与对照处理比较仍然有促进作用。人工调剂土壤中的总铬含量达到2000mg.kg~(-1)时,黑麦草的生长开始受到抑止,达到4000mg.kg~(-1)时,抑止黑麦草的生长十分明显,黑麦草几乎不再生长。随着原始制革污泥施用量的增加,黑麦草中铬含量的增加不明显;随着人工添加铬量的增加,黑麦草中铬含量增加明显。而脱毒污泥对黑麦草的生长一直起到促进作用;对于原始制革污泥处理,第三茬黑麦草的生物量均有下降;而且随着施用量的增加,下降的幅度在增大。黑麦草的株高、叶绿素、根系活力等与黑麦草生物量有相同的变化趋势。从黑麦草铬的含量上看出,脱毒污泥在施用量上和施用时间上对黑麦草铬的含量影响不明显,而施用原始污泥的各个处理却十分的明显。同时脱毒污泥对黑麦草N、P、K的吸收有促进作用,原始制革污泥在后期对植物养分的吸收起到抑止作用。施加污泥的各个处理对土壤理化性质的影响基本是一样的,但是原始制革污泥对土壤中总铬含量增加的幅度非常明显。随着污泥施用量的增加,大量的三价铬进入土壤,但是土壤中有效态的铬却很少,25%的原始制革污泥使用量在四个多月时间后土壤中的有效态的铬含量仅仅为4.62mg.kg~(-1),但依然比同等施用量的脱毒制革污泥高出52.98%。并且土壤中没有检测出六价铬的存在。 田间实验发现,原始制革污泥对水稻的生长有明显的抑制作用,产量与对照比较下降了27.10%;而经脱毒后的污泥对水稻的生长与对照比较有明显的促进作用,分蘖明显,水稻苗期叶绿素含量、生物量(鲜重)和产量分别增加了17.3%、17.96%、16.95%;其中污泥和化肥的混合施用处理水稻增产20.02%.脱毒污泥的施用同时提高了土壤中有机质的含量,增幅达到30%,全N的含量提高了20%。施用生物脱毒污泥后土壤中的重金属铬有所增加,对作物而言,重金属铬主要富集在水稻根部,子粒中铬的含量并没有超过食品安全的标准。 在培养的情况下,脱毒污泥的矿化随着时间的延长矿化率也在增大,但是到第九周以后污泥的矿化率就基本不再变化,在第六到第八周的时间达到最大矿化率。同样培养条件下,脱毒污泥施用量不同其矿化的程度也不同。 本文研究表明,原始制革污泥中的三价铬随污泥入土壤后,绝大部分被土壤吸附固定,但是与脱毒制革污泥比较,对作物的生长依然有较为明显的抑制作用;而且土壤中的有效态铬的含量也高于脱毒制革污泥处理,作物铬含量明显升高。脱毒后的制革污泥对水稻和黑麦草的生长有较好的促进作用;增加了土壤中N、P等养分含量。显然制革污泥土地利用前必须要脱Cr处理,生物沥浸技术是目前经济实惠的方法,为制革污泥的土地利用提供了广阔的前景。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703

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