堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法技术

一种堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法，所述风险评估方法包括：测定堆肥产品中植物可利用态重金属浓度后，将堆肥产品与土壤按不同比例混合得到混合堆肥样品，使得混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度呈现不同浓度梯度；将所述混合堆肥样品施用于植物根际；经过预定时间后提取植物根部的重金属并检测重金属浓度，通过计算植物根部的重金属与相应混合堆肥样品中重金属浓度的比值得到吸收系数，根据所述吸收系数的变化确定风险阈值。本发明专利技术不仅能够准确评估各类堆肥产品中植物可利用态重金属的浓度，而且能得出堆肥产品植物可利用态重金属浓度阈值，准确评估堆肥产品重金属风险。

Determination and Risk Assessment of Plant Available Heavy Metals in Composting Products

A method for the determination and risk assessment of plant available heavy metals in compost products includes: after determining the concentration of plant available heavy metals in compost products, the compost products are mixed with soil in different proportions to obtain a mixed compost sample, so that the concentration of plant available heavy metals in the mixed compost sample presents different concentration gradients; Compost samples were applied to plant rhizosphere; heavy metals were extracted from plant roots after a predetermined time and their concentrations were detected. The absorption coefficient was obtained by calculating the ratio of heavy metals in plant roots to the corresponding mixed compost samples, and the risk threshold was determined according to the variation of the absorption coefficient. The invention can not only accurately evaluate the concentration of plant available heavy metals in various composting products, but also obtain the threshold of plant available heavy metals concentration in composting products and accurately assess the risk of heavy metals in composting products.

【技术实现步骤摘要】
堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法
本专利技术涉及到一种堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法。
技术介绍
堆肥是一种固废有机资源再利用的有效手段，减少有机固废污染的同时，回收利用有机废物中可利用的有机质。有机固废包括畜禽废物、市政污泥、生活垃圾等其中含有丰富的可回收有机质，在堆肥后能转化为稳定的腐殖质物质，施入土壤后能够促进植物作物的生长。但是在堆肥原料中包括畜禽废物、市政污泥、生活垃圾等都含有一定浓度的重金属，这使得堆肥产品在施入土壤后具有潜在的环境风险。目前检测堆肥产品中各类重二金属总浓度的方法已经成熟，但是各类重金属总浓度并不能准确的用于评估堆肥产品在施入土壤后的环境风险，因为堆肥产品中的重金属并不是能完全被植物作物吸收。这部分在堆肥过程中被稳定化的重金属并不能够被植物作物直接吸收，是安全可靠的不具有潜在环境风险的重金属。而具有潜在环境风险的能被植物作物吸收进入食物链的重金属才是真正需要进行分险评估的部分。目前对于堆肥重金属的风险评估大多都是基于堆肥产品中各类重金属的总浓度，但这一参数往往不够准确，使得评估结果误差较大。这使得一些堆肥产品的实际危害程度与风险评估参数之间不能很好匹配。如果对堆肥产品的重金属风险评估过高会造成堆肥产品无处使用造成资源浪费，而对堆肥产品的重金属风险评估过低则会使堆肥产品中的重金属大量进入植物作用，从而进入食物链，危害人类健康。因此，寻找一种能够准确、便捷可行的风险评估方式是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种堆肥产品中植物可利用态重金属的风险评估方法，以期准确、便捷的评估堆肥产品的重金属进入植物作物的风险。为了实现本专利技术的目的，一方面，本专利技术提供一种堆肥产品中植物可利用态重金属的测定方法，包括：将堆肥产品冷冻干燥后粉碎并过筛得到堆肥产品粉末；将所述堆肥产品粉末与提取剂混合得到混合悬浊液；将所述混合悬浊液进行震荡后静置；提取上清液，并利用微滤膜过滤；检测滤液中的植物可利用态重金属浓度。在一些实施例中，冷冻干燥的温度为-54℃以下(例如-55℃、-56℃、-57℃、-58℃、-59℃、-60℃等)，冷冻干燥的时间为24-120h(例如36h、48h、60h、72h、84h、96h、108h等)，所述堆肥产品粉末的规格为小于50目，优选为100目。在一些实施例中，所述提取剂为小分子有机酸的混合溶液，其总摩尔浓度为0.005-0.05mol/L(例如0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L)，优选地，所述小分子有机酸包括乙酸、乳酸以及选自柠檬酸、苹果酸、甲酸、草酸和酒石酸中的两种或以上，优选地，其摩尔比为(3-5)∶(1-3)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)，并且乙酸和乳酸的摩尔含量大于其余的小分子酸。本专利技术利用小分子有机酸的混合物模拟植物根部的分泌物，因此提取到的重金属为植物根部实际可利用的重金属，相对于其它提取剂，明显提高了检测的准确性。在一些实施例中，所述堆肥产品与所述提取剂的混合比例为0.5g∶10ml-2g∶10ml，优选为1g∶10ml。在一些实施例中，震荡温度为室温，震荡转速为2500-3500r/min，震荡时间为10-20h，优选为14-18h，静置时间为0.5-1h，所述微滤膜的孔径小于1μm，优选为0.45μm。在一些实施例中，检测滤液中的植物可利用态重金属浓度时，利用稀硝酸溶液定容，然后利用电感耦合等离子体质谱检测植物可利用态重金属浓度，其中的重金属包括Cu、Zn、Fe、Pb、Cr、Mn中的一种或多种。另一方面，本专利技术还提供一种堆肥产品中植物可利用态重金属的风险评估方法，其步骤包括：测定堆肥产品中植物可利用态重金属浓度后，将堆肥产品与土壤按不同比例混合得到混合堆肥样品，使得混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度呈现不同浓度梯度；将所述混合堆肥样品施用于植物根际；经过预定时间后提取植物根部的重金属并检测重金属浓度，通过计算植物根部的重金属与相应混合堆肥样品中重金属浓度的比值得到吸收系数，根据所述吸收系数的变化确定风险阈值。专利技术人通过大量实验发现，当混合堆肥样品中重金属浓度较低时，所述吸收系数变化很小，而当超过特定值以后，所述吸收系数会明显增大，因此，可以将吸收系数明显增大时对应的混合堆肥样品中重金属浓度作为风险阈值，所述风险阈值可用于评估堆肥产品中植物可利用态重金属的风险。在实际应用中，堆肥产品中植物可利用态重金属的浓度应小于所述风险阈值。在一些实施例中，堆肥产品中植物可利用态重金属浓度利用上述测定方法测定。在一些实施例中，所述混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度至少为3个，优选为5个或以上。在一些实施例中，将所述混合堆肥样品施用于植物根际时，所述混合堆肥样品的用量为1-3kg，例如1.5kg、2.0kg、2.5kg等，所述混合堆肥样品施用于距离植物根部2-5cm范围内，例如3cm、4cm等。在一些实施例中，所述预定时间大于一周，优选为两周。在一些实施例中，提取植物根部的重金属时，采用的提取剂为包括HNO3、HClO4和HF的混合酸溶液，优选地，HNO3、HClO4和HF的体积比为(1-2)：(1-2)∶(1-2)，优选为1∶1∶1，所述植物根部与混合酸溶液的比例为0.1g∶10mL-1g∶10mL，优选为0.2g∶10mL。本专利技术不仅能够准确评估各类堆肥产品中植物可利用态重金属的浓度，而且能得出堆肥产品植物可利用态重金属浓度阈值，准确评估堆肥产品中植物可利用态重金属的风险。附图说明图1为本专利技术实施例中植物根际Cu浓度与混合有机肥植物可利用态Cu浓度；图2为本专利技术实施例中植物根际Cr、Pb浓度与混合有机肥植物可利用态Cr、Pb浓度。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的一些实施例中，测定堆肥产品中植物可利用态重金属时，首先采集腐熟市政污泥堆肥产品，采集深度为20～30cm，共采集3个平行样品。然后对堆肥产品进行预处理：首先，将不同物料堆肥产品在-54℃以下真空干燥至含水率低于0.1％；然后将堆肥产品用玛瑙研钵研磨100目，过筛；最后收集过筛堆肥产品，备用。实施例11)植物可利用态重金属提取剂配制：取分析纯乙酸0.267mL，分析纯乳酸0.200mL，分析纯柠檬酸0.213mL，分析纯苹果酸0.149mL，分析纯甲酸0.051mL，用容量瓶定容至1L，配制成摩尔质量比4∶2∶1∶1∶1，总摩尔浓度为0.01mol/L的混合液，备用。2)堆肥产品中植物可利用态重金属浓度测定：称取经预处理的堆肥产品10.0g放入250mL玻璃锥形瓶中，取配制完毕的提取剂100mL加入同一玻璃锥形瓶中，摇匀后放入恒温振荡器中，在25℃条件下经3000r/min震荡16h后，取5mL上清液，并过0.45μm滤膜，将滤液用浓度为2％HNO3定容至10mL，并用电感耦合等离子体质谱测定其中Cu、Zn、Fe、Pb、Cr、Mn等重金属浓度。实施例21)植物可利用态重金属提取剂配制：取分析纯乙酸0.218mL，分析纯乳酸0.246mL，分析纯柠檬酸0.348mL，分析纯苹果酸0.122m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆肥产品中植物可利用态重金属的风险评估方法，其步骤包括：测定堆肥产品中植物可利用态重金属浓度后，将堆肥产品与土壤按不同比例混合得到混合堆肥样品，使得混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度呈现不同浓度梯度；将所述混合堆肥样品施用于植物根际；经过预定时间后提取植物根部的重金属并检测重金属浓度，通过计算植物根部的重金属与相应混合堆肥样品中重金属浓度的比值得到吸收系数，根据所述吸收系数的变化确定风险阈值。

【技术特征摘要】
1.一种堆肥产品中植物可利用态重金属的风险评估方法，其步骤包括：测定堆肥产品中植物可利用态重金属浓度后，将堆肥产品与土壤按不同比例混合得到混合堆肥样品，使得混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度呈现不同浓度梯度；将所述混合堆肥样品施用于植物根际；经过预定时间后提取植物根部的重金属并检测重金属浓度，通过计算植物根部的重金属与相应混合堆肥样品中重金属浓度的比值得到吸收系数，根据所述吸收系数的变化确定风险阈值。2.根据权利要求1所述的风险评估方法，其中，测定堆肥产品中植物可利用态重金属浓度的方法包括将堆肥产品粉末与提取剂混合以提取其中的植物可利用态重金属，所述提取剂为小分子有机酸的混合溶液，其总摩尔浓度为0.005-0.05mol/L(例如0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L)，优选地，所述小分子有机酸包括乙酸、乳酸以及选自柠檬酸、苹果酸、甲酸、草酸、酒石酸中的两种或以上，优选地，其摩尔比为(3-5)∶(1-3)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)，并且乙酸和乳酸的摩尔含量大于其余的小分子酸，优选地，所述堆肥产品与所述提取剂的混合比例为0.5g∶10ml-2g∶10ml，优选为1g∶10ml。3.根据权利要求1所述的风险评估方法，其中，所述混合堆肥样品中植物可利用态重金属的浓度至少为3个，优选为5个或以上。4.根据权利要求1所述的风险评估方法，其中，将所述混合堆肥样品施用于植物根际时，所述混合堆肥样品的用量为1-3kg，优选为1.5kg、2.0kg或2.5kg，所述混合堆肥样品施用于距离植物根部2-5cm范围内，优选为3cm或4cm，优选地，所述预定时间大于一周，优选为两周。5.根据权利要求1所述的风险评估方法，其中，提取植物根部的重金属时...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彩红，席北斗，唐朱睿，檀文炳，袁文超，杨天学，夏湘勤，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11