猪粪中的重金属对菜园土壤和蔬菜重金属积累的影响

论文摘要

在规模化畜禽养殖过程中,为了防止畜禽疾病、提高饲料利用率和促进畜禽生长,一些重金属元素如Cu、Zn等被添加到畜禽饲料中。由于这些重金属元素在动物体内的生物效价很低,大部分随畜禽粪便排出体外,故畜禽粪便中往往含有高量的重金属,从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险。目前关于土壤重金属污染的研究报道较多,但多数是研究城市污泥农用和污水灌溉等引起的重金属污染,而对于畜禽粪便中重金属对土壤和蔬菜中重金属积累的影响尚少见报道。本文拟采用化学测试、培养试验和盆栽试验来研究猪粪中重金属的含量和形态分布,以及施用猪粪后对菜园土壤和蔬菜重金属积累的影响,为畜禽粪便的合理施用和保护蔬菜产地的生态环境及生产优质安全的蔬菜提供科学依据。主要结果总结如下: 1、猪饲料和猪粪中重金属含量的测定结果显示,猪饲料中Zn、Cu、Mn和As的平均含量分别为324.0mg/kg、294.1mg/kg、156.2mg/kg和5.91mg/kg;猪粪中Zn、Cu、Mn和As的平均含量分别高达1064mg/kg、1018mg/kg、659.9m/kg和59.96mg/kg。猪粪中Cu、Zn和Mn含量较高,约为饲料中的3-4倍。以GB4284-84为标准,则所有猪粪样品中Cu、Zn均严重超标,35%的样品As含量超标。 2、对猪粪中重金属的形态分析表明,猪粪中交换态和碳酸盐结合态的Cu、Zn和Mn所占比例较低,主要以铁锰氧化物结合态和有机结合态形式存在,具有一定活性的这四种形态占总量的绝大部分,存在潜在的环境污染风险;猪粪中交换态As所占比例较高,具有较强活性和淋溶率。 3、培养试验结果表明,施用含高量Cu、Zn的猪粪对土壤中Cu、Zn积累的贡献较大,土壤存在重金属污染的风险;随着时间的推移,交换态Cu、Zn会逐渐向较稳定的形态转化,碳酸盐态Cu、Zn的浓度变化为先上升再下降,铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu、Zn的浓度不断升高,残渣态变化则不明显。 4、蔬菜生物量的测定结果表明,施用猪粪可以改善土壤养分状况,增加蔬菜的生物量,但大量施用含高Cu、Zn的猪粪,可能会使土壤中有效态Cu、Zn的浓度升高达到对植物毒害的水平,使蔬菜根系生长受到抑制。 5、蔬菜中Cu、Zn积累量的测定结果表明,蔬菜中Cu、Zn的积累量随着土壤中Cu、Zn浓度的升高而增加,根系中Cu、Zn的浓度比地上部分高,Zn比Cu

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 畜禽粪便中的重金属对菜园土壤和蔬菜重金属积累的影响研究进展
• 1.1 菜园土壤的重金属污染状况
• 1.2 菜园土壤重金属污染的主要来源途径
• 1.2.1 成土母质
• 1.2.2 大气沉降
• 1.2.3 农药和化肥的施用
• 1.2.4 工业污水排放
• 1.2.5 污泥农用
• 1.3 重金属在菜园土壤中迁移转化的影响因素
• 1.3.1 土壤pH
• 1.3.2 土壤Eh
• 1.3.3 土壤有机质
• 1.3.4 土壤CEC
• 1.4 畜禽粪便中的重金属在土壤中的化学行为及其生物有效性
• 1.4.1 畜禽粪便中重金属的来源
• 1.4.1.1 直接来源
• 1.4.1.2 间接来源
• 1.4.2 畜禽粪便中的重金属含量
• 1.4.3 畜禽粪便中重金属的形态分布
• 1.4.4 畜禽粪便中重金属在土壤中的化学行为
• 1.4.4.1 吸附作用
• 1.4.4.2 络合作用
• 1.4.4.3 还原反应
• 1.4.5 畜禽粪便对土壤中重金属积累的影响
• 1.4.6 畜禽粪便对土壤中重金属淋溶的影响
• 1.4.7 畜禽粪便中的重金属对植物生长和重金属积累的影响
• 1.5 问题的提出和本研究的技术路线
• 第二章 杭州市郊规模化养殖场猪粪的重金属含量及其形态研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 样品采集
• 2.2.2 重金属总量测定
• 2.2.3 猪粪中重金属的形态分级
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 饲料中重金属的含量
• 2.3.2 猪粪中重金属的含量
• 2.3.3 猪粪中重金属的形态分析
• 2.3.4 施用畜禽粪便对土壤重金属积累的潜在影响
• 2.4 小结
• 第三章 高量施用高铜、锌猪粪对菜园土壤中铜、锌的积累及其形态转化的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 土壤中重金属元素积累量的估算
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 猪粪对菜园土壤中Cu和Zn积累的影响
• 3.3.2 猪粪对菜园土壤pH和有机质含量的影响
• 3.3.3 猪粪施入菜园土壤对土壤中Cu、Zn形态变化的影响
• 3.4 小结
• 第四章 高铜、锌猪粪对蔬菜体内铜和锌积累的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验设计
• 4.2.3 样品采集、分析
• 4.2.4 测定方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 猪粪对蔬菜生物量的影响
• 4.3.2 猪粪对蔬菜体内Cu、Zn积累的影响
• 4.3.3 种植蔬菜前后土壤中Cu、Zn的形态变化
• 4.3.4 蔬菜可食部分Cu、Zn的浓度与土壤有效态Cu、Zn浓度的相关分析
• 4.4 小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文