猪粪堆肥过程中重金属含量的动态变化开题报告

 2022-01-17 22:01:12

全文总字数:7739字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

随着我国人民生活水平的不断提高,畜牧业的发展十分迅速,畜禽养殖已向规模化、集约化的方向发展。因而畜禽粪便的产生量不断增加,滥用或超剂量使用含微量元素如cu、zn、fe、as的添加剂,导致重金属在畜禽粪便中积累,这不仅使畜禽粪便和畜禽粪便源商品有机肥料重金属含量的升高,而且增加了有机肥农用的环境风险。所以,科学合理地利用畜禽粪便资源是关系到环境安全和畜牧业可持续发展的重要问题。另一方面,畜禽对微量元素的利用率很低:如cu、zn在粪便中的排泄量约占95%以上,畜禽对饲料中无机cd的吸收率仅为1%~3%、对有机cd的吸收率也仅为10%~25%。据统计,我国每年使用的微量元素添加剂约l5~18万吨,其中至少一半以上未被动物利用而释放到环境中。其中猪粪重金属的残留和超标较为严重, 猪粪中zn、cu的超标率可达63%和70%。堆肥过程是高温下有机物质的物理化学和生物学的分解过程。高温堆肥不仅影响畜禽粪便中的氮磷钾等养分的状况、而且微量元素也会发生很大变化。然而,就猪粪堆肥过程中养分含量的动态变化、重金属含量的变化以及两者之间关系的研究还不多见。因此,有必要对猪粪堆肥过程中养分及重金属元素含量的变化状况进行全面了解,以便更加安全高效地利用畜禽粪便资源,这对减少化学肥料的施用、保护生态环境、推动农业的可持续发展具有十分重要的意义。此外还需要了解前人的研究成果,明确最新进展。

国外有利用稻秆和猪粪共热解生物炭对某铅锌矿区土壤重金属生物利用度和形态的变化进行修正的研究,也有混合生物炭堆肥处理污染湿地土壤重金属迁移和有效性的变化的研究,对于猪粪与稻草共热解生物炭中铜、锌的化学形态及危险性评价,不同堆肥条件对鸡粪与玉米秸秆厌氧共消化过程中重金属生态风险的影响,有畜牧场铜含量及农用畜肥对土壤铜污染的潜在风险以及生物炭对砷酸盐和铬酸盐还原迁移率和生物修复的差异效应的研究等方面都有研报道。

国内目前有关部分城市畜禽粪便中重金属含量及形态分布的调查分析,以及畜禽粪便堆肥中重金属含量和砷形态特征的研究,猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化的研究,不同畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属 pb、 cd 、 cu 、 zn 的变化特征及其影响因素分析,粉煤灰对猪粪堆肥重金属形态及浸出特性的影响等等。对畜禽粪便堆肥的重金属变化有个全面的了解,有益于人们根据具体的情况科学合理地利用畜禽粪便资源,找到合理的措施降低有机肥农用的环境风险,有效控制农业重金属污染,推动农业的可持续发展。

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2. 研究的基本内容和问题

1.研究目标

通过测定不同取样时间堆肥中重金属的含量,了解猪粪堆肥中重金属含量的动态变化。

2.研究内容

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3. 研究的方法与方案

研究方法和实验方案

研究方法

称重法获得各取样时间的含水量。ph值测定按照水肥比101的比例(20 g去离子水:2 g肥料),震荡1 h后过滤,电极法测定滤液ph值。堆肥温度测定的方法参考曹云等。全氮(total nitrogen, tn)用流动分析仪(aa3,德国)方法测定。总有机碳 (total organic carbon, toc)测定采用重铬酸钾容量法[9]。

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4. 研究创新点

本实验样品采集于农科院的资源与环境科学研究所,具有一定的代表性,对于南京地区分析堆肥的重金属影响和推动土地环保利用有一定的借鉴意义。

5. 研究计划与进展

研究计划

项目按照原定计划进展顺利,目前进行数据整理、结果分析,预计在5月份完成论文。

预期成果

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