重金屬在污泥蚯蚓堆肥中的變化及對土壤硝化活性的影響.pdf

1、污泥蚯蚓堆肥是一種有效的污泥處置方式，重金屬是污泥堆肥土地利用的主要限制因素。有機肥中含量過高的重金屬會對土壤微生物產生負面影響，嚴重威脅生態(tài)系統穩(wěn)定性。硝化作用是氮素循環(huán)的核心環(huán)節(jié)，氨氧化階段是硝化過程的限速步驟。以分子生物學技術研究土壤硝化活性及氨氧化微生物對外源重金屬的響應有助于認識重金屬污染的微生物效應，為土壤質量的微生物評價提供依據。為此，本文從污泥蚯蚓堆肥過程中重金屬的變化、外源重金屬對土壤微生物活性的影響進行了研究。

2、>　　本研究主要結果如下:
　　(1)污泥經過蚯蚓處理后，pH值、DOC、有機質、含水率、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、凱氏氮、全磷含量均顯著降低，硝態(tài)氮含量顯著升高。污泥脲酶、蔗糖酶、天門冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶活性出現不同程度的降低，而堿性磷酸酶活性無明顯變化。
　　(2)污泥中重金屬Cu、Zn、Cr、Ni和Pb的含量經蚯蚓處理后分別降低了10.77％、24.90％、28.18％、19.90％和66.05％, Cd含量無明顯變化

3、，而Fe、Mn含量上升。BCR順序提取法表明污泥和蚓糞中Cu、Pb、Fe以可氧化態(tài)為主，Ni、Mn以可交換態(tài)和可還原態(tài)為主。蚯蚓處理對重金屬可還原態(tài)影響不顯著，但大幅降低可氧化態(tài)含量，降低重金屬Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr的有效態(tài)含量。這表明蚯蚓能降低污泥重金屬的生態(tài)毒性。
　　(3)土壤PNR（潛在硝化速率）隨Cu、Zn質量濃度的增加迅速降低，高濃度條件下緩慢降低。Cu含量與土壤PNR之間呈顯著負相關（P＜0.05），而Z

4、n含量與土壤PNR之間呈極顯著負相關（P＜0.01）。同一質量濃度下，Zn對土壤PNR的抑制率高于Cu。
　　(4)外源Cu、Zn對AOA（氨氧化古菌）、AOB（氨氧化細菌）和細菌產生影響。Cu濃度小于600 mg·kg-1時，對土壤細菌數量產生促進，高于900 mg·kg-1時產生抑制。外源Zn對土壤細菌產生數量產生抑制，但影響不顯著。土壤中AOA數量遠多于AOB。Cu和Zn對土壤AOA的amoA基因產生抑制，但在高濃度條件下(

5、Cu:300-2000 mg·kg-1;Zn:150-1500 mg·kg-1)AOA的amoA拷貝數無顯著變化。相比于Zn，Cu對AOA的影響更顯著。低濃度條件下（Cu:600～900 mg·kg-1; Zn:150-900 mg·kg-1），外源Cu、Zn提高了土壤AOB基因拷貝數，高濃度（Cu＞1200 mg·kg-1; Zn＞1200 mg·kg-1）產生抑制。Cu、Zn含量和amoA基因豐度之間無顯著相關性。
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