不同鈍化劑對豬糞中重金屬Cu、Zn、Mn鈍化效果的研究

2022年9月23日，技術部馬智萍將“不同鈍化劑對豬糞中重金屬Cu、Zn、Mn鈍化效果的研究”此篇文章與同事們分享，此文章由南開大學環境科學與工程學院劉東方研究員團隊于2018年在《農業環境科學學報》上發表。

此次文獻匯報采取線上+線下的模式，技術部、外貿部、品控質檢部、銷售部和項目部等同事均參與討論。

文章旨在研究硫化鈉、凹凸棒土、粉煤灰、熟石灰4種鈍化劑對豬糞中重金屬鈍化效果的影響。作者通過實驗發現，凹凸棒土和硫化鈉對豬糞中的Cu、Zn、Mn均有鈍化作用。其中凹凸棒土作為一種水化鎂鋁酸鹽礦物，具有較強的吸附能力和陽離子交換能力，是鈍化豬糞重金屬的良好鈍化劑；而硫化鈉雖然對豬糞中的重金屬有鈍化作用，但會使豬糞中的鹽分增加，如在土壤使用時，可能會導致土壤鹽堿化，需謹慎使用。粉煤灰對Cu有鈍化作用，通過吸附作用固定豬糞中的部分Cu。其原理為粉煤灰所含的氧化鈣和氧化鎂溶于水后，使水溶液呈堿性，并產生氫氧根離子，其可以與離子態的Cu反應，使部分Cu轉化為相對穩定的形態，降低豬糞中重金屬Cu的生物可利用性。但粉煤灰對Zn和Mn則是起活化作用，作者猜測粉煤灰可能對豬糞中鐵錳氧化物結合態的Zn具有一定的破壞作用，使其轉化為離子交換態或碳酸鹽結合態，將其活化。熟石灰對Zn、Mn起鈍化作用，而對Cu是活化作用。其原理為豬糞中Zn主要是以離子和氧化物的形態存在，熟石灰加入豬糞后所產生的氫氧根離子可與Zn發生沉淀反應，將其鈍化。另一方面，因為熟石灰不但使糞便pH升高，同時還降低豬糞中的微生物量，造成的強堿環境會破壞有機物的結構導致重金屬溶出，從而提高豬糞中重金屬的生物可利用性，因此熟石灰活化Cu可能是由此原因導致。

綜上所述，以上結果表明，凹凸棒土是最適合作為鈍化豬糞中重金屬的鈍化劑。

經過馬智萍的精彩分享得到了現場評委的肯定，同時參會人員都積極的參與了討論。并就此篇文章提出了幾個非常有趣的問題，如：

答疑解惑 Q&A

1、實驗結果中，粉煤灰對Zn、Mn起活化作用的原理是什么？

  答：豬糞中離子態Zn、Mn的含量相對較少，粉煤灰無法通過吸附作用穩定Zn和Mn，作者猜測粉煤灰對豬糞中鐵錳氧化物結合態的Zn和Mn具有一定的破壞作用，使其轉化為離子交換態或碳酸鹽結合態，將其活化。

2、全量Cu、Zn、Mn的測定為什么采用王水-高氯酸消解？

  答：王水消解法可以完全提取出土壤中重金屬的離子交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、硫化物及有機物結合態等直接或潛在的有效態含量，同時避免了高毒、強腐蝕管制試劑氫氟酸和高氯酸的使用，方便省時，且試驗精密度、耐用性良好，一次消解可以測定6種重金屬，可以適應大范圍的檢測需求。

3、請問文章中說的凹凸棒土究竟是個什么物體？真的是土嗎？

  答：凹凸棒土又稱坡縷石或坡縷縞石，存在于沉積巖中，是一種具鏈層狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。

4、粉煤灰和凹凸棒土這兩種鈍化劑不是通過豬糞的酸堿性來鈍化金屬的，而是通過其他特性鈍化豬糞中重金屬，其他特性指的是什么？

  答：豬糞中離子交換態Cu的含量相對較多，粉煤灰可以通過吸附作用固定這一部分Cu；此外，粉煤灰所含的氧化鈣和氧化鎂溶于水后，產生氫氧根離子，其可與離子態的Cu反應，使部分Cu轉化為相對穩定的形態，降低豬糞中重金屬Cu的生物可利用性。凹凸棒土具有較強的吸附能力和陽離子交換能力，可將豬糞中重金屬吸附于內外表面，或與豬糞中的重金屬發生反應，生成穩定的化合物。

5、結論那里說凹凸棒土不會增加豬糞的鹽分，為什么？

  答：和硫化鈉對比，因為鈉離子和硫離子的加入會使豬糞中鹽分增加，而凹凸棒土是一種粘土礦物，是通過吸附和陽離子交換能力來鈍化豬糞中重金屬，所以說凹凸棒土不會增加豬糞的鹽分。

6、何為好氧堆肥，其原理是什么？

  答：好氧堆肥是在通氣條件好，氧氣充足的條件下，好氧菌對廢物進行吸收、氧化以及分解的過程。其原理為：好氧堆肥是依靠專性和兼性好氧細菌的作用降解有機物的生化過程，將要堆肥腐熟（堆肥工藝流程有一次發酵和二次發酵，二次發酵是指物料經過一次發酵后，還有一部分易分解和大量難分解的有機物存在，將剩下的有機物料送到后發酵室，堆成1-2米高的垛進行二次發酵并腐熟）的有機物料與填充料按一定的比例混合，在合適的水分、通氣條件下，通過微生物繁殖使有機質降解，同時產生的高溫可殺死其中的病原菌及雜草種子，使有機物達到穩定的狀態。

7、文章提到Tessier連續提取法，該法詳細劃分了金屬元素各種不同結合形態的分布，該方法將重金屬分為5種結合形態：即金屬可交換態(可交換態)、碳酸鹽結合態(碳酸鹽態)、鐵(錳)氧化物結合態(鐵/錳態)、有機質及硫化物結合態(有機態)、殘渣晶格結合態(殘渣態)，此方法的優缺點分別是什么？

  答：優點：該法經歷了較長時間的研究與測試，應用范圍較廣。

    缺點：（1）缺少完整的標準物，操作規范無統一標準；

        （2）反應不夠徹底和完全，提取劑的選擇性差；

        （3）沒有考慮土壤的初始PH值，使用一種提取劑或同一濃度提取劑，會導致 提取出來的重金屬濃度偏高或偏低。

8、生物可利用性是個什么樣的概念？

  答：生物可利用性是指物質進入生物體內并被直接消化吸收的難易程度。生物可利用性越高，就越容易被生物所吸收和利用。

9、為什么說凹凸棒土具有的獨特性結構擁有強大吸附能力和離子交換能力？

  答：凹凸棒土內部具有密集的微孔結構使其具有巨大的比表面積，可將豬糞中重金屬吸附于內外表面；同時，凹凸棒土表面物理化學結構和離子狀態獨特，分子之間可以產生化學鍵，使凹凸棒土的表面可形成吸附豬糞中重金屬的中心；同時，凹凸棒土可吸附陽離子并使其與其他離子進行交換，降低豬糞中重金屬的生物可利用性。

10、PPT第23頁提到硫化鈉會導致土地鹽堿化，那么土地鹽堿化有何危害？

  答：（1）土地鹽堿化可使土壤的理化性質發生改變，并導致作物、林木和牧草的生存環境變壞。比如土壤鹽堿化會抑制土壤的植物生長過程和土壤有機質的累積過程，從而影響到土壤的理化性質，最終使得土壤有機質含量均相對降低；  

    （2）土壤鹽堿化易引起土壤沙化，導致水土流失，嚴重時生態環境會惡化；

    （3）土壤鹽堿化會使土壤溶液鹽濃度過高，影響作物的生長，出現發黃、發蔫、根系不牢等癥狀，嚴重時還會導致根系死亡，進一步阻礙農業生產的發展。

11、通過這篇文獻，你學到了什么？

  答：通過此次文獻的學習，我認識到畜禽糞便中含有大量的有機物及豐富的氮、磷、鉀等營養元素；同時其中也含有源于飼料添加劑未被畜禽吸收的重金屬。由于畜禽糞便的直接施用可能會給環境和農產品帶來重金屬污染的風險。因此，在畜禽糞便用作肥料之前需對糞便中的重金屬進行處理。即可在堆肥過程中添加鈍化劑的方法來降低糞便中重金屬的生物可利用性。目前，鈍化劑的種類繁多，本實驗選用硫化鈉、凹凸棒土、粉煤灰和熟石灰4種鈍化劑，進行豬糞中重金屬Cu、Zn、Mn鈍化效果比較研究，實驗結果得出，硫化鈉和凹凸棒土對糞便中重金屬的鈍化效果顯著，但由于硫化鈉的加入可能會導致土壤鹽堿化，使用時需謹慎。同時，通過此次文獻學習，了解到重金屬的不同形態可以采用Tessier連續提取法浸提，以及土壤鹽堿化的危害，土壤鹽堿化的造成也有一部分原因是人類在耕種時使用過量的化肥，導致土壤酸堿度失衡。同時也有兩點淺薄的想法與大家分享：（1）飼料行業也存在環境污染的問題，例如廢氣和污水的排放，這也提醒我們日常要加強污水排放及粉塵的管理，抱有保護生態環境的理念才能使行業和企業發展更長遠，也能為國家的青山綠水貢獻綿薄之力；（2）飼料配方師在設計配方時，要考慮到動物的營養均衡及具體情況，合理設計出各營養物質的搭配，防止營養物質因過多而排放至環境中造成對環境的污染。

文獻引用：

李文姣，張麗，劉東方，等. 不同鈍化劑對豬糞中重金屬Cu、Zn、Mn鈍化效果的研究[J]. 農業環境科學學報，2018，37（6）：1262-1269.

原文鏈接：

https://www.doc88.com/p-1176401454121.html