CN102630474B - 采用废弃物隔层的nta修复垃圾堆肥重金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用废弃物隔层的NTA修复垃圾堆肥重金属的方法,它是在直径为7.5cm,长25cm的PVC管中装入500g风干的园土,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥;在管中播种0.6g高羊茅种子,播种30d后,将10-20mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面,10d后刈割草,测定重金属Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的含量变化。本发明的试验的结果表明:水平隔层铺与土壤至上、堆肥之下,可以减少垃圾堆肥中的有害物质和重金属向土壤中迁移,使草坪植物在化学螯合剂诱导下,增加其吸收堆肥中的重金属的时间和重金属在其体内的富集,并减少重金属向深层土壤的迁移。
Description
技术领域
本发明属于垃圾堆肥在城市草坪建植技术领域中的应用,涉及采用废弃物隔层的NTA修复垃圾堆肥重金属的方法。
背景技术
将生活垃圾堆肥用作草坪基质,不但可以避开食物链,同时又解决了垃圾的出路问题。垃圾堆肥具有良好的理化性质、丰富的养分,是替代土壤作为草坪基质的较理想材料。在我国人口众多,土地资源相对贫乏,以垃圾堆肥用作草坪基质更具有现实意义。一些草坪植物能够在重金属污染较重的基质中生长,且生长速度快、再生能力强,在化学方法和生物方法协同修复垃圾堆肥重金属中具有较大的应用价值。因此垃圾堆肥作为草坪基质的同时,其重金属又能得到草坪植物的修复,这样既增加了垃圾堆肥的应用潜力又提高了其使用的安全性。
目前,我国已初步展开了将生活垃圾堆肥用于园林绿地基质或肥料的科研工作,垃圾堆肥通常以肥料的形式加入土壤,可以改善土壤性质,提高草坪草生物量、叶绿素含量等。但垃圾堆肥中含有高浓度的重金属,在其改善土壤、土壤植物和微生物的同时,也对它们产生危害。所以,提出若想将垃圾堆肥应用于实际必须去除其中的重金属的想法。垃圾堆肥施用过程中,如何防止或者减少重金属进入土壤和地下水产生,已成为要解决的一大问题。
研究发现,添加EDTA可以显著提高重金属在供试草坪植物中的富集量。利用EDTA协同植物修复的同时,由于EDTA以及EDTA与重金属螯合形成的复合物具有很强的溶解性和生物毒性,且在土壤中很难被光、化学物质以及生物降解,所以很可能会引起污染深层土壤及地下水污染等环境问题。但是NTA(Nitrilotriacetic acid),在过去50年一直被应用于除垢剂,在分析化学中用作配位滴定剂和掩蔽剂,在催化动力学分析中常作为活化剂。尽管NTA螯合能力比EDTA要弱,但是和低分子量的有机酸(柠檬酸、苹果酸等)相比,仍是一种较强的螯合剂。我们试图通过对草坪堆肥基质渗漏体系中重金属富集、淋溶等的研究,系统地探讨在NTA强化植物修复的同时重金属淋溶迁移的潜在风险,并提出相应的防治方法。提出,使用可渗透隔层置于堆肥和土壤之间的措施,将有助于减缓重金属向下迁移的速度,但隔层材料的选择以及隔层对重金属淋溶迁移的影响依然有待研究。
发明内容
本发明公开了一种采用废弃物隔层的NTA修复垃圾堆肥重金属的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1) 实验材料:
1)选用我国北方多年生高羊茅(Festuca arundinacea L.)为实验材料;实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂,供试土壤取自0-20 cm深的表层园土,堆肥和园土经风干后分别过2 mm筛备用;
2)隔层材料由下至上分别由20g沸石、20g蛭石和20g锯末组成,以上材料均80℃烘干备用;
3) 淋溶液的制备
用(NH4)2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、H2SO4配制出SO4 2-、NO3 -、Cl-、NH+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度分别为:14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg/L,并用HCl调配pH为5-6的淋溶液,备用;
(2)实验方法
1)在直径为7.5cm, 长25cm的PVC管底部用直径为0.2 mm的尼龙网加以支撑,然后将管吊起,管的下方配有锥形瓶接渗滤液;
2)先装入500g风干的园土,铺平,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥,铺平于隔层之上;
3)在管中播种0.6 g高羊茅种子,用自来水浇灌,保持其整体田间持水量为60%-65%,种植期间经常调换位置,保证植物光照一致,光照强度为350-800μmol?m-2?s-1,室内的温度和相对湿度分别为16-25℃和36-57%;
4)播种高羊茅30 d后,将10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液(150ml)施于堆肥表面,10d后将草刈割,留1cm茬;将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重,记一茬草地上生物量;
5)刈割第二天用150 mL 淋溶液,相当于34.0 mm的降水量,进行第一次淋洗,之后每7 d 淋溶一次,每次150 mL,共三次淋入450 mL;三次分别称重,并收集在同一个锥形瓶中,混合均匀备用;
6)上述淋溶处理后,再将浓度10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面,草坪草再经过10 d的生长后,齐基质刈割二茬草,并将割下的草置于80℃的烘干至衡重,记二茬草地上生物量;
7)采用TAS-990原子吸收分光光度计分别测定其中重金属Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的含量变化。
本发明所述的沸石为天然沸石,筛取粒径小于4mm;蛭石取自日本弘洋园公司,粒径小于4mm。锯末取自加工厂农林废弃下脚料,锯末重金属为Cd,Cr,Ni,Pb,Cu,Zn,背景值分别为0.11,3.34,2.87,5.33,11.85,8.15 μg/g。
本发明进一步公开了采用废弃物隔层的NTA修复垃圾堆肥重金属的方法在阻碍堆肥和土壤中重金属向下迁移方面的应用;其方法是采用10 mmol·kg-1NTA协同沸石、蛭石和锯末组成隔层。其中沸石、蛭石和锯末的重量份数比为1:1:1。
本发明的试验的结果表明:水平隔层铺与土壤至上、堆肥之下,可以减少垃圾堆肥中的有害物质和重金属向土壤中迁移,使草坪植物在化学螯合剂诱导下或者微生物协同下,增加其吸收堆肥中的重金属的时间和重金属在其体内的富集,并减少重金属向深层土壤的迁移。
本发明更加详细的制备方法如下:
1 实验材料与方法
1.1 土壤、堆肥与草坪植物
(1) 实验用植物:本试验选用比较常见的多年生高羊茅(Festuca arundinacea L.)。
(2) 实验用堆肥和土壤及其理化性质
实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂。供试土壤取自天津师范大学实验地0-20 cm深的表层园土。堆肥和园土经风干后分别过2 mm筛备用。
堆肥理化性质为:pH 7.62,有机质含量12.12%,全氮5.18%,有效磷77.92 mg/Kg,饱和含水量0.76 mL/g。其重金属Cd,Cr,Cu,Pb,Zn背景值分别为1.97,67.00,238.73,172.11,496.38 μg/g。土壤性质为:pH 8.30,有机质含量4.68%,全氮0.21%,有效磷22.03 mg/kg,饱和含水量0.58 mL/g。其重金属Cd,Cr,Cu,Pb,Zn的背景值分别为0.18,2.13,9.33,5.75,35.57 μg/g。
1.2 隔层材料选择
本实验隔层材料为沸石、蛭石、锯末。沸石为天然沸石,筛取粒径小于4mm的;蛭石取自日本弘洋园公司,取粒径小于4mm的。锯末取自加工厂废弃下脚料,以上材料均80℃烘干,备用。锯末重金属Cd,Cr,Ni,Pb,Cu,Zn背景值分别为0.11,3.34,2.87,5.33,11.85,8.15 μg/g。
本实验隔层材料由下至上分别由20g沸石、20g蛭石和20g锯末组成,以上材料均80℃烘干备用。
1.3 淋溶液的制备
根据韩毓(2008)调查全天津市降水pH值范围为4.00-8.24,年均值为5.59,属酸性降水。本实验用(NH4)2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、H2SO4配制出SO4 2-、NO3 -、Cl-、NH+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度分别为14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg/L,并用HCl调配pH为5.59的淋溶液。
1.4 实验方法
(1)草坪基质堆肥利用与隔层设置
PVC管直径为7.5cm,将其分别截成21cm的短管12根,25cm的长管6根。所有管底部都固定直径为0.2 mm的尼龙网以支撑管内的土和堆肥,将管吊起,管的下方配有锥形瓶接渗滤液。
土壤耕层为0-20cm的表层土。本实验模拟表层土厚度,设置园土高12cm,堆肥高8cm。制备高为20cm的短管12根,高为24cm的长管6根。短管的制备:先装入500g风干的园土,铺平,再装入280g堆肥,铺平于园土之上;长管的制备:装入500g风干的园土,铺平,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥,铺平于隔层之上。
(2) NTA协同利用与草坪基质隔层体系的建立
实验共设Ⅰ—Ⅵ,6个处理,每个处理3次重复(见表1)。6个处理依次为种植高羊茅但不施加NTA,10 mmol/kgNTA种植高羊茅,20 mmol/kgNTA种植高羊茅,20 mmol/kg NTA无植物,隔层处理下10 mmol/kgNTA种植高羊茅,隔层处理下20 mmol/kgNTA种植高羊茅。除处理Ⅳ为对照,不种植物外,其余PVC管中均播种0.6 g高羊茅种子,用自来水浇灌,保持其整体田间持水量为60%。种植期间经常调换位置,保证植物光照一致,光照强度为350-800μmol?m-2?s-1。室内的温度和相对湿度分别为16-25℃和36-57%。
表1 NTA协同草坪植物和隔层的处理方案
播种高羊茅30 d后,将NTA的钠盐溶于蒸馏水中,浓度分别为0,10,20 mmol/kg堆肥,然后施于堆肥表面(不能滴在高羊茅叶上)。10 d后将草刈割(一茬草共生长40 d),留1cm茬。将刈割下的草坪草置于80°C的烘箱中烘干至衡重,记一茬草地上生物量。刈割第二天用150 mL 淋溶液(相当于34.0 mm的降水量)进行第一次淋洗,之后每7 d 淋溶一次,每次150 mL,共三次淋入450 mL。三次分别称重,并收集在同一个锥形瓶中,混合均匀。
上述淋溶处理后,即一茬草刈割后21 d,再将浓度分别为0,10,20 mmol/kg堆肥的NTA施于堆肥表面,草坪草再经过10 d的生长后,齐基质刈割二茬草(二茬草共生长31 d),不留茬。并将割下的草置于80°C的烘箱中烘干至衡重,记二茬草地上生物量。二茬草刈割第二天开始淋溶,淋溶液的用量、淋溶时间和淋溶方法同一茬草。
1.5 重金属含量分析
试样采用微波快速消解系统WX-4000进行消化。高羊茅的消化:准确称取烘干至恒重的草样0.2g,先将样品放入标准罐中,加入3 mL HNO3,控制罐中加入4 mL HNO3,检查密闭性,采用分布消化过程,调整消解条件:第一步温度150℃,压强15 atm,时间4 min,第二步温度180℃,压强为20 atm,时间4 min,最后消化液用1%的稀HNO3定容到25 mL。渗滤液的消化:移液器量取10 mL 渗滤液至标准罐中,再加入3 mL HNO3,控制罐中加入4 mL HNO3,检查密闭性,采用单步运行消化,设温度150℃,压强15 atm,时间6 min,消化液用1%的稀HNO3定容到50 mL。
采用TAS-990原子吸收分光光度计测定其中重金属(Cd,Cr,Cu,Pb和Zn)的含量。
1.6 数据分析
数据分析用EXCEL2003和SPSS11.5统计软件分析完成。
重金属富集量=重金属浓度*生物量干重。
重金属渗滤比率=(重金属淋洗总量/堆肥中重金属总量)*100%。
2 结果与分析
2.1 NTA利用和隔层设置对高羊茅地上生物量的影响
不同浓度NTA和隔层对高羊茅地上部产量的影响见表1。与对照相比,在加入不同浓度NTA后,均未出现受害的迹象,相反施加NTA促进了草坪植物地上部产量的积累。表明高羊茅能够在受多种重金属污染的基质中生长,即使加入NTA对其生长也无明显影响。此外,隔层的存在也大大提高了高羊茅的地上生物量,有隔层的生物量高于无隔层的(p<0.05),不同NTA浓度处理间差异不显著。
表1 不同处理对高羊茅植株生物量的影响(g/PVC容器)
注:10+Barrier表示NTA浓度为10 mmol/kg且有隔层;20+Barrier表示施加NTA浓度为20 mmol/kg且有隔层。
2.2 NTA利用和隔层设置对高羊茅重金属富集的影响
不同NTA施加浓度协同隔层,对高羊茅一茬草重金属富集浓度的影响见表2。施加NTA对Cd,Cr,Cu,Pb,Zn的地上部的浓度均有显著提高(p<0.05)仅施加10 和20 mmol·kg-1 NTA均对Cd,Cr,Cu,Pb和Zn这5种重金属在高羊茅地上部富集浓度有所提高。分别是对照的2.3和2.5倍,1.7和1.9倍,1.3和1.4倍,1.2和2.2倍,1.3和1.6倍。同Kayser(2007)的结论相似,NTA可显著提高Cu,Zn,Cd,Pb在植物地上部的富集。施加20 mmol·kg-1对重金属在高羊茅地上部的富集高于10 mmol·kg-1 NTA。
从表2中还可看出,高羊茅地上部中重金属富集量与浓度变化相似。对于重金属的富集量和重金属浓度呈趋势相同。对于仅施加NTA的实验组,除Cr和低浓度NTA下的Pb与对照相比提高的不显著外(p>0.05),其它重金属在施加10 和20 mmol·kg-1 NTA,富集量均有显著增加(p<0.05)。重金属的富集量对于有隔层的,施加10 和20 mmol·kg-1 NTA的高羊茅对Cd,Cr,Cu,Pb和Zn这5种重金属的富集量,分别是对照的2.7和3.6倍,3.8和4.5倍,1.9和1.9倍,2.9和3.5倍,1.6和1.7倍。在施加NTA浓度相同的条件下,隔层的存在比无隔层的相比,重金属富集量显著提高(p<0.05)。说明NTA可以提高重金属在高羊茅地上部的富集,隔层协同20 mmol·kg-1 NTA对重金属在高羊茅地上部的富集提高最为显著。
表2 高羊茅一茬草的地上部重金属浓度以及富集量
注:表中数据以平均值±标准误(SE)表示;同一列中不同字母表示在0.05水平差异显著,相同字母表示差异不显著。(以下表同)
本实验二茬草与一茬草相比,Pb的浓度有些降低,Cd的浓度,和一茬草无明显的提高和降低。Zn在无隔层处理下,浓度比一茬草小,但有隔层的组,Zn浓度有所提高,10 + barrier和20+barrier分别提高了10.9%和20.8%。Cr和Cu的浓度均有提高,有隔层的重金属浓度提高的比仅NTA处理提高的多。从表4.3可以看出,二茬草中这5中重金属在高羊茅地上部得浓度和一茬草的趋势相同,NTA可以增加Cd,Cr,Cu,Pb和Zn在植物体内的富集,当有隔层时,重金属浓度提高更加明显,与对照差异显著(p<0.05),其中相同NTA浓度处理下,有隔层与无隔层的相比,除Cd外,隔层对提高重金属的浓度都达显著水平。
重金属在高羊茅二茬草中的富集(见表3),与一茬草(见表2)相比所有重金属的富集量均有所增加,其中有隔层的相同处理情况下,高羊茅二茬草对Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的富集提高的比无隔层的显著。其趋势为重金属富集量在不同的处理中20+barrier>10+ barrier>20>10>0。这说明NTA可以显著提高重金属在高羊茅地上部的富集,隔层协同NTA提高重金属的富集,最为显著。
表3 高羊茅二茬草的地上部重金属浓度以及富集量
2.3 NTA的施用和隔层设置对重金属渗滤行为与格局的影响
表4列出了各PVC管渗滤液中重金属的总含量。结果表明,NTA显著增强了重金属的溶解性和移动性。同时,实验数据也表明了NTA施用后,高羊茅和水平隔离层能有效的抑制重金属的淋溶迁移作用。对于一茬草渗滤液中重金属含量,当NTA浓度为20 mmol·kg-1时,种植高羊茅PVC管的渗滤液中重金属的浓度比未种高羊茅的PVC管的渗滤液中,Cd少42.9%;Cr少31.7%;Cu少26.5%;Pb少28.8%;Zn少28.1%。另一方面,均种植高羊茅的组中,在相同的NTA浓度的处理下,水平隔层也有效地减少了重金属的淋溶量,在10 mmo l·kg-1 NTA处理中,与仅施加相同浓度NTA但无隔层的相比,重金属淋溶量均显著降低(p<0.05),Cd少24.4%;Cr少32.9%;Cu少33.8%;Pb少34.0%;Zn少37.2%。在20 mmo l·kg-1 NTA处理中,与仅施加相同浓度NTA但无隔层的相比,重金属淋溶量均显著降低(p<0.05),Cd少27.8%;Cr少34.6%;Cu少32.0%;Pb少37.6%;Zn少39.6%。从表中还可以看出,高羊茅协同水平隔层对重金属的淋溶迁移的阻止最为显著,20 mmo l·kg-1 NTA处理下,Cd,Cr,Cu,Pb,Zn分别为9.55±1.09,88.47±5.86,62.59±1.49,75.97±2.87,375.72±12.12,而20 mmo l·kg-1 NTA处理下,没种植高羊茅且没设置隔层组,Cd,Cr,Cu,Pb,Zn的淋溶量分别为23.16±1.79,198.22±16.39,125.30±3.90,171.07±8.41,8645.1±182.3。
表4 不同浓度NTA处理的PVC管渗滤液中重金属的总量(μg/PVC)
表5为重金属的渗滤比率,结果表明,NTA能活化重金属并提高重金属随着雨水的淋入后的迁移性,同时,实验数据表明水平隔层对重金属的淋溶迁移有较强的抑制作用,且在有隔层的处理下,施加10mmol·kg-1NTA比施加20mmol·kg-1NTA的淋溶比率小,只有一茬草淋洗液中的Cu和二茬草淋洗液中Cu 和Cr有显著差异(p<0.05),其它重金属的迁移在高低浓度间差异性并不显著。在相同浓度下,有无水平隔层的对比,可见,隔层均能显著(p<0.05)降低Cd,Cr,Cu,Pb 和Zn的渗滤比率。当NTA浓度为20mmol·kg-1时,种植高羊茅第一茬草和第二茬草的PVC管的渗滤液中Cd,Cr,Cu,Pb 和Zn的总含量比未种高羊茅的PVC管的渗滤液中分别降低了42.9和42.8%,32.0和60.5%,26.3和26.0%,29.0和25.4%,27.9和14.5%。这说明草坪植物和水平隔层协同比植物或者隔层更能有效防止重金属的迁移。
表5不同处理对各种重金属渗滤比率的影响(%)
3 结论
本实验中,10 mmol·kg-1NTA协同隔层对重金属的迁移的限制强于20mmol·kg-1 NTA,也就说明高浓度NTA可以提高重金属的螯合,同时增加植物对重金属的吸收,但植物吸收不了的重金属也在增加,其随着酸雨,渗滤到地下水中,对环境的威胁很大,所以本实验得出10 mmol·kg-1NTA协同由沸石、蛭石和锯末组成隔层对堆肥和土壤中的重金属的修复最为有效,且对阻碍重金属向下迁移最为显著。
具体实施方式
下面结合实施例说明本发明,这里所述实施例的方案,不限制本发明,本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化,所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内,本发明的范围和实质由权利要求来限定。所用到的试剂有市售。
实施例1
(1) 实验材料:
1)选用我国北方多年生高羊茅(Festuca arundinacea L.)为实验材料;实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂,供试土壤取自20 cm深的表层园土,堆肥和园土经风干后分别过2 mm筛备用;
2)隔层材料由下至上分别由20g沸石、20g蛭石和20g锯末组成,以上材料均80℃烘干备用;
3) 淋溶液的制备
用(NH4)2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、H2SO4配制出SO4 2-、NO3 -、Cl-、NH+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度分别为:14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg/L,并用HCl调配pH为5.-6的淋溶液,备用;
(2)实验方法
1)在直径为7.5cm, 长25cm的PVC管底部用直径为0.2 mm的尼龙网加以支撑,然后将管吊起,管的下方配有锥形瓶接渗滤液;
2)先装入500g风干的园土,铺平,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥,铺平于隔层之上;
3)在管中播种0.6 g高羊茅种子,用自来水浇灌,保持其整体田间持水量为60%%,种植期间经常调换位置,保证植物光照一致,光照强度为350μmol?m-2?s-1,室内的温度和相对湿度分别为18℃和36%;
4)播种高羊茅30 d后,将10mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液(150ml)施于堆肥表面,10 d后将草刈割,留1cm茬;将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重,记一茬草地上生物量;
5)刈割第二天用150 mL 淋溶液,相当于34.0 mm的降水量,进行第一次淋洗,之后每7 d 淋溶一次,每次150 mL,共三次淋入450 mL;三次分别称重,并收集在同一个锥形瓶中,混合均匀备用;
6)上述淋溶处理后,再将浓度10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面,草坪草再经过10 d的生长后,齐基质刈割二茬草,并将割下的草置于80℃的烘干至衡重,记二茬草地上生物量;
7)采用TAS-990原子吸收分光光度计分别测定其中重金属Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的含量变化。
其中沸石为天然沸石,筛取粒径小于4mm;蛭石取自日本弘洋园公司,粒径小于4mm。锯末取自加工厂农林废弃下脚料,锯末重金属为Cd,Cr,Ni,Pb,Cu,Zn,背景值分别为0.11,3.34,2.87,5.33,11.85,8.15 μg/g。
实施例2
(1) 实验材料:
1)选用我国北方多年生高羊茅(Festuca arundinacea L.)为实验材料;实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂,供试土壤取自10 cm深的表层园土,堆肥和园土经风干后分别过2 mm筛备用;
2)隔层材料由下至上分别由20g沸石、20g蛭石和20g锯末组成,以上材料均80℃烘干备用;
3) 淋溶液的制备
用(NH4)2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、H2SO4配制出SO4 2-、NO3 -、Cl-、NH+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度分别为:14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg/L,并用HCl调配pH为5.-6的淋溶液,备用;
(2)实验方法
1)在直径为7.5cm, 长25cm的PVC管底部用直径为0.2 mm的尼龙网加以支撑,然后将管吊起,管的下方配有锥形瓶接渗滤液;
2)先装入500g风干的园土,铺平,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥,铺平于隔层之上;
3)在管中播种0.6 g高羊茅种子,用自来水浇灌,保持其整体田间持水量为65%,种植期间经常调换位置,保证植物光照一致,光照强度为800μmol?m-2?s-1,室内的温度和相对湿度分别为25℃和57%;
4)播种高羊茅30 d后,将20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液(150ml)施于堆肥表面,10 d后将草刈割,留1cm茬;将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重,记一茬草地上生物量;
5)刈割第二天用150 mL 淋溶液,相当于34.0 mm的降水量,进行第一次淋洗,之后每7 d 淋溶一次,每次150 mL,共三次淋入450 mL;三次分别称重,并收集在同一个锥形瓶中,混合均匀备用;
6)上述淋溶处理后,再将浓度10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面草坪草再经过10 d的生长后,齐基质刈割二茬草,并将割下的草置于80℃的烘干至衡重,记二茬草地上生物量;
7)采用TAS-990原子吸收分光光度计分别测定其中重金属Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的含量变化。
其中沸石为天然沸石,筛取粒径小于4mm;蛭石取自日本弘洋园公司,粒径小于4mm。锯末取自加工厂农林废弃下脚料,锯末重金属为Cd,Cr,Ni,Pb,Cu,Zn,背景值分别为0.11,3.34,2.87,5.33,11.85,8.15 μg/g。
Claims (2)
1.一种采用废弃物隔层的NTA修复垃圾堆肥重金属的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1) 实验材料:
1)选用我国北方多年生高羊茅(Festuca arundinacea L.)为实验材料;实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂,供试土壤取自0-20 cm深的表层园土,堆肥和园土经风干后分别过2 mm筛备用;
2)隔层材料由下至上分别由20g沸石、20g蛭石和20g锯末组成,以上材料均80℃烘干备用;
3) 淋溶液的制备
用(NH4)2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、H2SO4配制出SO4 2-、NO3 -、Cl-、NH4 +、Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度分别为:14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg/L,并用HCl调配pH为5-6的淋溶液,备用;
(2)实验方法
1)在直径为7.5cm, 长25cm的PVC管底部用直径为0.2 mm的尼龙网加以支撑,然后将管吊起,管的下方配有锥形瓶接渗滤液;
2)先装入500g风干的园土,铺平,装入水平隔层60g,再装入280g堆肥,铺平于隔层之上;
3)在管中播种0.6 g高羊茅种子,用自来水浇灌,保持其整体田间持水量为60%-65%,种植期间经常调换位置,保证植物光照一致,光照强度为350-800μmol·m-2·s-1,室内的温度和相对湿度分别为16-25℃和36-57%;
4)播种高羊茅30d后,将10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面10d后将草刈割,留1cm茬;将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重,记一茬草地上生物量;
5)刈割第二天用150 mL 淋溶液,相当于34.0 mm的降水量,进行第一次淋洗,之后每7 d 淋溶一次,每次150 mL,共三次淋入450 mL;三次分别称重,并收集在同一个锥形瓶中,混合均匀备用;
6)上述淋溶处理后,再将浓度10-20 mmol/kg堆肥的NTA钠盐水溶液施于堆肥表面,草坪草再经过10 d的生长后,齐基质刈割二茬草,并将割下的草置于80℃烘干至衡重,记二茬草地上生物量;
7)准确称取烘干至恒重的草样0.2g,先将样品放入标准罐中,加入3 mL HNO3,控制罐中加入4 mL HNO3,检查密闭性,采用分布消化过程,调整消解条件:第一步温度150℃,压强15 atm,时间4 min,第二步温度180℃,压强为20 atm,时间4 min,最后消化液用1%的稀HNO3定容到25 mL;渗滤液的消化:移液器量取10 mL 渗滤液至标准罐中,再加入3 mL HNO3,控制罐中加入4 mL HNO3,检查密闭性,采用单步运行消化,设温度150℃,压强15 atm,时间6 min,消化液用1%的稀HNO3定容到50 mL;然后采用TAS-990原子吸收分光光度计分别测定其中重金属Cd,Cr,Cu,Pb和Zn的含量变化;其中沸石为天然沸石,筛取粒径小于4mm;蛭石取自日本弘洋园公司,粒径小于4mm;锯末取自加工厂农林废弃下脚料;重金属为Cd,Cr,Ni,Pb,Cu,Zn,背景值分别为0.11,3.34,2.87,5.33,11.85,8.15μg/g。
2.权利要求1所述方法在阻碍堆肥和土壤中重金属向下迁移方面的应用;其方法是采用10 mmol·kg-1NTA协同沸石、蛭石和锯末组成隔层。
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