采用otc调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，涉及采用土霉素（0TC)调控生活垃圾堆肥复合重 金属形态的方法。
【背景技术】
[0002] 生活垃圾即城市人们日常生活中排弃的固体废弃物的统称，我国对城市生活垃圾 的处理多采用堆肥技术。城市生活垃圾堆肥含有磷、氮、钾和有机质等多种植物生长所需营 养物质，可作为有机肥料应用于农业。垃圾堆肥中的养分能够使养分中的有机质含量增加 11. 81%_72. 12%。有研宄表明生活垃圾堆肥的施用能够显著提高大白菜产量。研宄发现利 用生活垃圾堆肥做为基质种植茶树，比对照组增产7%左右。而将生活垃圾堆肥作为组配基 质替代耕层土壤生产草皮，则是垃圾堆肥应用的另一有效方式。以生活垃圾堆肥为主体材 料来培植草坪植株，实验证明所用组配基质能够培植草皮，与土壤相比综合性能较强，各应 用生态性能如杂草控制和节水等性能良好；通过研宄草坪草对复合城市生活垃圾堆肥基质 的生态响应得出，用生活垃圾堆肥来替代土壤具有一定的资源开发潜力。
[0003] 但由于我国大部分的城市垃圾种类繁杂且未经处理，许多废旧电子产品和生活垃 圾共同堆放，造成生活垃圾堆肥中重金属含量较高，并且会随着降雨渗滤到土壤和地下水 中，引起土壤的重金属污染；同时，重金属的生物有效部分可能导致土壤表面的植物体内重 金属含量较高，并通过食物链在人体中聚集，给人体健康带来了巨大危害。
[0004] 有人通过以生菜为供实植株发现堆肥的施用对其产量有明显的增产作用，但植株 体内重金属含量随之增多。有人研宄了连续使用垃圾堆肥对土壤中重金属累积及生物有效 性重金属含量的影响，结果发现，连续使用垃圾堆肥土壤中重金属含量会持续升高，而生物 有效性重金属含量也随着升高。垃圾堆肥中的重金属比土壤中固有的重金属生物有效性更 高，植物更容易利用。有研宄表明在实验中发现玉米籽粒中Cr、Cd的含量随堆肥施加量增 加而增加，与对照相比增幅达到38. 6% - 450%。有人研宄堆肥对小麦体内重金属积累的影 响发现，小麦体内的重金属富集量与堆肥用量同样成正相关。因此，城市生活垃圾堆肥由于 在促进植株生长的同时也增加了植株重金属的富集，限制了生活垃圾堆肥的广泛应用。
[0005] 抗生素的广泛应用，为世界各国的农业生产发展做出了巨大贡献。我国作为农业 大国促使了农药工业从无到有直至壮大并形成一个协同发展的体系；农药的使用在促进了 我国农业生产发展。抗生素目前在全球达到1 X 105- 2 X 105吨/年的使用量，成为世界上 最为广泛同时也是使用量最大的药物之一。我国每年有成千上万吨的抗生素类药物被用于 畜禽养殖业和人的医疗中。而四环素类抗生素由于具备广谱性、质优价廉等特点，已经成为 是世界范围内应用最为广泛的抗生素之一。欧共体中四环素类抗生素用量达2300吨。在 2003年，世界共生产0TC总量约为16000吨，其中约有65%是由中国生产的。如今，现在的 生产和消费0TC仍继续上升。其中0TC在实际应用过程中使用量最大并且最为广泛。
[0006] 在农业或草坪种植业中0TC广泛使用。同时生活垃圾堆肥也常以有机肥料的形式 作为草坪基质或施加到农田中。尽管其本身还有多种较高浓度重金属，如Cd、Cr、Cu、Pb和 Zn等。这样利用农药物对生活垃圾堆肥中的重金属进行调控一，对生活垃圾堆肥的安全利 用具有重要的意义。
[0007] 重金属在土壤中以一定形态进行迀移传输，单个污染物质构成的污染虽然时有发 生，但真正意义上由于污染具有的伴生性和综合性。基质粒径组成、有机质含量以及氧化还 原条件等元素决定着重金属元素含量。元素总量单一指标很难反映重金属的地球化学特 征。重金属的生物毒性和对环境的风险程度更大程度上由其形态分布所决定。基质中的重 金属按照提取顺序可以分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残 渣态。环境中重金属的不同形态会直接影响到重金属的迀移、毒性及在自然界的循环。其 中，可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态由于可以被植物直接吸收所 以总量可以作为活性态重金属的指标，称为有效态。有效态重金属是环境中较活跃的形态， 所以通过研宄重金属在环境中的有效态分布特征来反应污染物的危害程度具有较为重要 的意义。
【发明内容】
[0008] 有研宄发现大量0TC在农业中广泛应用，但是0TC对于垃圾堆肥中重金属化学形 态影响的研宄未见报道，值得探讨。由于生活垃圾堆肥中具有较高含量的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn 等重金属，是一种复合污染体系，因此本发明以垃圾堆肥作为实验材料，选用0TC作为研宄 对象，通过室内培养，利用添加不同浓度的0TC对垃圾堆肥中重金属各形态的变化，意义在 为调节垃圾堆肥基质重金属有效态含量，实现其协调修复垃圾堆肥基质复合重金属提供技 术支撑。
[0009] 为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容： 一种采用0TC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法，其特征在于：采用PVC管， ①=3cm，h=25cm，下端封以一层棉布和尼龙网，管中加入160g堆肥，将10_20mmol/kg水溶液 40ml并加入到堆肥中，实验期间温度为19~27 °C，相对湿度为60172%，在自然光照条件下 每天给堆肥补充水分，采用滴加的方式进行加水，以防补充水分的过程中有渗漏液流出造 成重金属损失。采用称重法调整含水量，使其保持恒定，使堆肥基质中水分含量达到最大持 水量70%，熟化45 d后取样，分析重金属形态。其中所述的重金属指的是：Cd、Cr、Cu、Pb* Zn 本发明进一步公开了采用0TC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法在提高重金 属交换态及碳酸盐结合态含量方面的应用，其中0TC用量为20mmol/kg。
[0010] 同时本发明也公开了采用0TC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法在降低 残渣态重金属含量方面、提高堆肥中重金属活化方面的应用。
[0011] 本发明更加详细的描述如下： 1研制材料与方法 1.1实验材料 选取购自天津市小淀垃圾堆肥处理厂的生活垃圾堆肥作为基质。实验前将垃圾堆肥中 的塑料薄膜、砖瓦、石块和玻璃等大块杂物去除。风干后，过2 mm筛，备用。堆肥理化性质 为：pH 7. 62,有机质含量 221. 25 g ? kg'全氮 13. 48 g ? kg'有效磷 0? 078 g ? kg' C/N 是 8. 37,饱和含水量 0. 76 mL. g'容重 0. 85 g.ml/1;重金属（0(1、〇、（：11、？13、211)含量分 别为1. 97、67. 00、238. 73、172. 11和496. 38 mg?kg'
[0012] OTC (土霉素）即氧四环素，化学名称为6-甲基-4-(二甲氨 基）-3, 5, 6, 10, 12, 12扩六羟基-1，11-二氧代-1，4, 4a，5, 5a，6, 11，12扩八氢-2-并四苯 甲酰胺。四环素类抗生素，分子式为C22H24N 209，相对分子质量为460。结构式如下：
【主权项】
1. 一种采用OTC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法，其特征在于：采用PVC管， ?=3cm，h=25cm，下端封以一层棉布和尼龙网，管中加入160g堆肥，将10_20mmol/kg水溶液 40ml并加入到堆肥中，实验期间温度为19~27 °C，相对湿度为60172%，在自然光照条件下 每天给堆肥补充水分，采用滴加的方式进行加水，以防补充水分的过程中有渗漏液流出造 成重金属损失；采用称重法调整含水量，使其保持恒定，使堆肥基质中水分含量达到最大 持水量70%，熟化45d后取样，分析重金属形态。
2. 权利要求1所述采用OTC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法在提高重金属交 换态及碳酸盐结合态含量方面的应用，其中OTC用量为20mmol/kg。
3. 权利要求1所述采用OTC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法在降低残渣态重 金属含量方面的应用。
4. 权利要求1所述采用OTC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法在提高堆肥中重 金属活化方面的应用。
5. 权利要求1所述采用OTC调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法，其中所述的重 金属指的是：Cd、Cr、Cu、Pb和Zn。
【专利摘要】本发明公开了采用土霉素（OTC）调控生活垃圾堆肥复合重金属形态的方法。它是采用PVC管，Φ=3cm，h=25cm，管中加入160g堆肥，将10-20mmol/kg水溶液40ml并加入到堆肥中，实验期间温度为19~27℃，相对湿度为60%~72%，在自然光照条件下每天给堆肥补充水分。采用称重法调整含水量，使其保持恒定，使堆肥基质中水分含量达到最大持水量70%，熟化45d后取样，分析重金属形态。实验结果表明：加入OTC后均较为显著的增加了Cd、Cr、Cu、Pb和Zn交换态和碳酸盐结合态的比例。OTC的添加，使堆肥中重金属的生物有效态增多，非生物有效态降低。对堆肥中的重金属起到了活化作用。
【IPC分类】C05G3-00, C05F9-04
【公开号】CN104844282
【申请号】CN201510226871
【发明人】赵树兰, 多立安, 齐帅
【申请人】天津师范大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月7日