【摘要】：为了探究蚯蚓处理可腐废弃物中重金属的迁移转化问题,本研究采用大田实验与室内实验两种蚯蚓养殖方法,通过向牛粪饵料中添加外源重金属调节饵料重金属浓度,研究了饵料与蚯蚓处理产物pH、有机质、TN、TP、TK以及重金属(Pb、Cr、Cd)总量和各形态所占比例的变化,研究结果表明:(1)大田实验将牛粪、秸秆、蔬菜以7:2:1的比例混合作为蚯蚓饵料,室内实验以纯牛粪为饵料。两组试验经蚯蚓处理前后,初始饵料pH值范围为7.9~8.3,蚯蚓处理产物的pH值范围为7.1~8.0,各处理的pH值变化不大,处理前后pH值的差异不显著(P0.05);初始饵料的有机质含量范围为309 g·kg~(-1)~417 g·kg~(-1),蚯蚓处理产物的有机质含量范围为224 g·kg~(-1)~345 g·kg~(-1),处理产物的有机质含量显著降低(P0.05);初始饵料TN含量范围为7.70 g·kg~(-1)~11.13 g·kg~(-1),蚯蚓处理产物TN含量范围为10.28g·kg~(-1)~14.29 g·kg~(-1),TN含量显著增加(P0.05);初始饵料TP含量范围为14.41 g·kg~(-1)~18.01 g·kg~(-1),蚯蚓处理产物TP的含量范围为16.02 g·kg~(-1)~20.00 g·kg~(-1),TP含量显著增加(P0.05);初始饵料TK含量范围为12.85 g·kg~(-1)~16.02 g·kg~(-1),蚯蚓处理产物TK含量范围为8.87 g·kg~(-1)~11.98 g·kg~(-1),处理产物的TK含量显著降低(P0.05)。添加外源重金属的实验处理组pH值、有机质、TN、TP和TK的含量与空白组之间的差异均不显著(P0.05),表明饵料中含一定浓度的重金属对蚯蚓正常的消化代谢活动影响不显著。(2)蚯蚓饵料中添加外源重金属调节饵料重金属浓度,其中重金属Pb组饵料中浓度为100、200、300 mg·kg~(-1);重金属Cr组饵料中浓度为150、200、250 mg·kg~(-1);重金属Cd组饵料中浓度为5、10、15 mg·kg~(-1)。蚯蚓处理能显著降低饵料中Pb、Cr、Cd浓度,蚯蚓处理产物中重金属浓度的去除与初始饵料中重金属浓度呈正比,经蚯蚓处理后,饵料中Pb、Cr、Cd浓度最高降低率分别为41.73%、85.62%、53.26%。蚓床下土壤中重金属的浓度均有明显的升高,初始土壤中Pb、Cr、Cd浓度为18.20 mg·kg~(-1)、37.43 mg·kg~(-1)、0.59 mg·kg~(-1),实验结束时Pb、Cr、Cd的浓度分别增加至59.63 mg·kg~(-1)、118.35 mg·kg~(-1)、2.33 mg·kg~(-1),表明物料中部分重金属迁移至土壤中。蚯蚓体内的Pb、Cr、Cd含量显著增加,初始蚓体内Pb、Cr、Cd浓度为0.67 mg·kg~(-1)、3.93 mg·kg~(-1)、0.49mg·kg~(-1),分别增加到20.40 mg·kg~(-1)、45.85 mg·kg~(-1)、60.49 mg·kg~(-1),蚯蚓富集三种重金属能力的顺序为CdCrPb,富集系数分别为17.97、0.55、0.18;蚯蚓富集重金属量与饵料中重金属浓度呈正比。空白实验组饵料、蚓床、蚓体内的重金属含量均无明显变化。(3)分析重金属形态变化规律,蚯蚓过腹处理使饵料中Pb、Cr、Cd的形态发生改变;Pb、Cr可利用态、不稳定形态占比降低,降低了Pb、Cr的迁移性和对环境的潜在危害性;Cd的不稳定形态占比增加,增加了对环境的潜在危害性。重金属形态详细变化情况为:Pb的弱酸溶解态、残余态含量占比减少,可氧化态含量占比增加,可还原态变化不显著;Cr的弱酸溶解态、可还原态含量占比减少,残余态含量占比增大,可氧化态含量占比变化不显著;Cd的弱酸溶解态、可氧化态、残余态的含量占比减少;可还原态的含量占比增加;表明蚯蚓处理对重金属形态的改变因重金属种类不同而存在差异。综合以上,在不影响蚯蚓的正常消化代谢活动的情况下,蚯蚓处理可以显著降低饵料中重金属Pb、Cr、Cd的浓度,并在蚓体内改变重金属形态。重金属Pb、Cr、Cd的迁移转化途径是:蚯蚓吞食牛粪饵料在体内消化之后排泄,重金属Pb、Cr、Cd随着蚯蚓的吞食进入到蚯蚓体内,经过一系列的转化之后部分随着蚯蚓处理产物排出,具有生物活性的部分会再次随着雨水或者人为洒水渗透到土壤。
【图文】：
技术路线图
总铅（Pb）（以烘干基计） ≤50总镉（Cd）（以烘干基计） ≤3总铬（Cr）（以烘干基计） ≤150表 2-3 农用污泥中污染物控制标准值Table 2-3 Standard values of pollutants control in agricultural sludge项目最高容许含量（mg·kg-1干污泥）在酸性土壤上（pH<6.5）在中性和碱性土壤上（pH≥6.5）铅及其化合物（以 Pb 计） 300 1000镉及其化合物（以 Cd 计） 5 20铬及其化合物（以 Cr 计） 600 1000达到蚯蚓养殖的合适条件后再进行放置蚯蚓。在进行蚯蚓的放置前，首初步的筛选，尽量选择个头大小均匀、体重相近、环带明显的蚯蚓进行后将蚯蚓接种到饵料中。大田蚯蚓在处理 30、60 天时采样，，室内蚯蚓在处样，并进行指标测定。田实验及室内实验现场照片见图 2-1。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71
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本文编号：2646478
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