利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥重金属和调节堆肥pH值的方法技术

本发明专利技术公开了利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥重金属和调节堆肥ｐＨ值的方法，依次包括：（１）将混合基质放置在温度为１５－２１℃，空气湿度为３４－４０％中；（２）将蚯蚓接种在混合基质内，使蚯蚓的接种量达到２０－５０条／公斤；（３）在室温条件下放养蚯蚓４５天，每天喷撒适量水，保持田间持水量为６０％；（４）准确称取土样，测定垃圾堆肥重金属元素的含量变化及堆肥ｐＨ值的变化。本发明专利技术的方法工艺简单、投资少、无二次污染，利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥中的重金属和调节堆肥ｐＨ值，可以解决生活垃圾中的重金属复合污染问题，具有显著的生态效益、环境效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市环保
，涉及城市垃圾堆肥中所含重金属的处理方法，更具 体的说是一种利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥重金属和调节堆肥pH值，用以解决生活垃圾中 的重金属复合污染问题。
技术介绍
随着经济的高速发展、人民生活水平的不断提高以及城市化的快速推进。城市面临 的环境问题，尤其是城市生活垃圾污染问题越来越严重。城市生活垃圾不仅影响了城市 环境，还危害到居民的身心健康，成为当今社会最严重的公害之一。当前，如何有效地 处理城市生活垃圾，实现无害化、减量化和再资源化，解决城市生活垃圾污染问题，再 现一个洁净、健康的城市生存环境，已是摆在我国各级人民政府面前的一个重要课题。近些年来，人们利用垃圾堆肥进行肥FR改土获得利益的同时，也意识到堆肥含有的 重金属所带来污染问题即城市生活垃圾中重金属，可在作物体内富集，并通过食物链 迁移最终危害人类健康。这主要是因为，生物从环境中摄取的重金属可以经过食物链的 生物放大作用，逐级在较高级的生物中成千上万倍地富集，然后经过食物进入人的身体， 在某些器官中积蓄造成慢性中毒。例如垃圾堆肥中的铅能引起神经系统(神经衰弱、手 足麻木)、消化系统(消化不良、腹部绞痛)、血液中毒和其他的病变。汞精神状态改 变是汞中毒的一大症状。脉搏加快，肌肉颤动，口腔和消化系统病变。镉、锰主要危害 神经系统等等。对此，早在上世纪80年代初，Furrer和G叩ta (1983)就明确指出，瑞 士每年约6万吨垃圾堆肥施入葡萄园获得效益的同时，应对重金属富集效应给予重视。 多立安等(2005)通过对天津河北与大港两区垃圾堆肥中的重金属含量进行研究，结果 表明Mn分别是土壤的53.06和22.20倍，Ni分别是土壤的66.80和18.40倍，Cu分另ij 是土壤的795.67和59.33倍,Zn分别是土壤的551.56和194.44倍，Pb分别是土壤的573.67 倍和50.00倍。此外，Cd与Cr的浓度也是环境I类标准的197.00及389.93倍。到目前为止，有关城市生活垃圾堆肥农用重金属污染效应研究，已有大量研究报道， 其主要工作概括如下①各国生活垃圾堆肥重金属污染问题较为普遍。Lisk等(1992)研究表明，美国城 市生活垃圾堆肥中Cd、 Cu、 Hg和Zn等含量要远高于生物有机堆肥；而Breslin (1999) 研究表明，美国生活垃圾堆肥中Pb、Cu、Cd和Zn含量是土壤的3—20倍。Jordao等(2006) 的研究结果得出，巴西大城巿垃圾堆肥重金属含量要高于小城市堆肥重金属含量。②堆 肥农用可加大土壤重金属污染的风险性。Ramos(2006)用3年时间，研究了施用垃圾堆肥 的西班牙葡萄园土壤污染问题，结果表明，土壤重金属总量呈显著增加，其中Zn的含量 增加幅度尤其突出。马琨等(2000)将垃圾堆肥作为肥料，土壤重金属Cu、 Zn含量，则 随堆肥用量而递增。Bhattacaryya等(2005)对印度加尔各达大学农场施入垃圾堆肥土壤的 研究表明，Mn、 Cr含量与垃圾堆肥用量及施用时间长短成正相关。Jord3o等(2006)研 究也表明，巴西土壤中Zn、 Cu、 Mn、 Pb和Ni的含量也是随垃圾堆肥施入量的增加而递 增；其中里约热内卢周边区域，施用堆肥的土壤中重金属污染问题突出，土壤中各类重 金属含量为Zn>Pb>Ni>CU>Mn。③堆肥农用使作物积累重金属而引发生态安全问 题。Zheljazkov和Warman(2004)对高Cu垃圾堆肥农用的研究表明，欧薄荷与莳萝中干 物质Cu的积累达12 mg/ leg;堆肥应用可使两种作物所提炼的油中能富集较多的Zn、 Cd、 Ni、 Cr禾BPb;至2008年，预计作物组织Cu和Zn积累量将达321mg / kg。马琨等 (2000)认为，垃圾堆肥农用春小麦生长体内Cu、 Zn浓度有增加的趋势。④堆肥农用可 使重金属渗漏而引发环境污染。Kaschl (2002)研究了中东迦萨地区的沙土地中施用生活 垃圾堆肥，则出现了重金属Cd、 Pb、 Hg、 Cu和Ni的渗漏污染问题，其中Cu和Ni渗 漏污染严重，而Cu的渗漏量可达到100昭/L。可见，生活垃圾中的重金属复合污染问 题可能是其堆肥作为农用的最大制约因素之一。因此，对城市生活垃圾堆肥重金属复合 污染行为及其修复技术进行研究，对重振垃圾堆肥产业，实现城市生活垃圾减量化、资 源化具有特别重要的意义。此外，生活垃圾堆肥中pH值偏碱性也是堆肥作为农用土壤的最大制约因素之一。因 为生活垃圾堆肥中的重金属一般是以氢氧化物、离子和盐类形式存在，土壤pH越低，金 属的溶解度越高，容易被动植物吸收或迁移。而土壤pH偏碱性时，多数重金属离子进入 土壤后通过沉淀、老化、专性吸附等物理化学过程形成难溶的氢氧化物而沉淀，动植物 难以吸收，使重金属的活性减小，长期以往造成某些器官中重金属的积蓄，最终危害人 类健康。科学研究表明生活垃圾堆肥基质pH的降低对于重金属的活性、存在形态、重金属的溶出量、多种重金属之间的交互作用均有一定影响。因此，找到一种有效利用生 物技术方法，来调整生活垃圾堆肥中的pH值，将偏碱性生活垃圾堆肥基质的pH值降低， 可以使堆肥中部分难溶态的重金属离子得到活化，从而使可被利用的重金属生物有效态 增加，进一歩促进蚯蚓对重金属离子的吸收与富集。蚯蚓为习见的一种陆生环节动物,生活在土壤中，昼伏夜出，以腐败有机物为食，连 同泥土一同吞入。也摄食植物的茎叶等碎片。蚯蚓可使土壤疏松、改良土壤、提高肥力， 促进农业增产。蚯蚓可显著增加土壤中全氮和氮、磷、钾有效养分含量，并可提高土壤 中脲酶、蔗糖酶和微生物活性，增强土壤供肥性能。垃圾堆肥富含有机质和氮、磷、钾， 是优质的有机肥料。施用垃圾堆肥可以促进植物生长，提高生物量。蚯顿可以改良土壤， 改善土壤的理化性质，那么研究蚯蚓对城市生活垃圾堆肥重金属复合污染修复技术与pH 值调节技术具有重要的意义。但关于蚯蚓对城市生活垃圾堆肥重金属的富集以及蚯顿对 于垃圾堆肥重金属复合污染体系pH的影响的理论研究，尚未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过研究蚯蚓活动对生活垃圾中的重金属复合污染问题，探索 蚯蚓活动对生活垃圾堆肥基质中重金属的富集及酸碱度的调节，为蚯顿进一步应用生活 垃圾堆肥基质提供技术支持。本专利技术人在试验中意外地发现在堆肥基质中放入一定比例的蚯虫引，通过特定的培 养，可以达到蚓体对城市生活垃圾堆肥中重金属的富集与修复，问时蚯蚓活动还降低了 堆肥基质的pH值，鉴于上述发现完成了本专利技术的试验工作。本专利技术的技术方案如下 一种利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥重金属和调节堆肥pH值的 方法，其特征在于依次包括以下步骤(1) 将混合基质放置在温度为15-21°C，空气湿度为34-40%，平均光量子密度为 600-800 pmol'm-2's"的容器中；(2) 将蚯蚓接种在混合基质表面，使蚯蚓的接种量达到20-50/公斤；(3) 在室温条件下放养蚯蚓45天，每天喷撒适量水，保持田间持水量为60%;(4) 准确称取(3)的土样，测定城市生活垃圾堆肥重金属元素的含量变化及堆肥 pH值的变化。本专利技术所述的混合基质为城市生活垃圾堆肥与土壤按0-5:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用蚯蚓富集生活垃圾堆肥重金属和调节堆肥ｐＨ值的方法，其特征在于依次包括以下步骤：　（１）将混合基质放置在温度为１５－２１℃，空气湿度为３４－４０％，平均光量子密度为６００－８００μｍｏｌ.ｍ↑［－２］.ｓ↑［－１］的容器中；　（２）将蚯蚓接种在混合基质内，使蚯蚓的接种量达到２０－５０条／公斤；　（３）在室温条件下放养蚯蚓４５天，每天喷撒适量水，保持田间持水量为６０％；　（４）准确称取（３）的土样测定城市生活垃圾堆肥重金属元素的含量变化及堆肥ｐＨ值的变化；　其中的混合基质为：城市生活垃圾堆肥与土壤按０－５∶３－０重量份数比组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：多立安，赵树兰，张玥含，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]