采用otc調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，涉及采用土霉素（0TC)調(diào)控生活垃圾堆肥復合重 金屬形態(tài)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生活垃圾即城市人們?nèi)粘Ｉ钪信艞壍墓腆w廢棄物的統(tǒng)稱，我國對城市生活垃圾 的處理多采用堆肥技術(shù)。城市生活垃圾堆肥含有磷、氮、鉀和有機質(zhì)等多種植物生長所需營 養(yǎng)物質(zhì)，可作為有機肥料應用于農(nóng)業(yè)。垃圾堆肥中的養(yǎng)分能夠使養(yǎng)分中的有機質(zhì)含量增加 11. 81%_72. 12%。有研宄表明生活垃圾堆肥的施用能夠顯著提高大白菜產(chǎn)量。研宄發(fā)現(xiàn)利 用生活垃圾堆肥做為基質(zhì)種植茶樹，比對照組增產(chǎn)7%左右。而將生活垃圾堆肥作為組配基 質(zhì)替代耕層土壤生產(chǎn)草皮，則是垃圾堆肥應用的另一有效方式。以生活垃圾堆肥為主體材 料來培植草坪植株，實驗證明所用組配基質(zhì)能夠培植草皮，與土壤相比綜合性能較強，各應 用生態(tài)性能如雜草控制和節(jié)水等性能良好；通過研宄草坪草對復合城市生活垃圾堆肥基質(zhì) 的生態(tài)響應得出，用生活垃圾堆肥來替代土壤具有一定的資源開發(fā)潛力。
[0003] 但由于我國大部分的城市垃圾種類繁雜且未經(jīng)處理，許多廢舊電子產(chǎn)品和生活垃 圾共同堆放，造成生活垃圾堆肥中重金屬含量較高，并且會隨著降雨滲濾到土壤和地下水 中，引起土壤的重金屬污染；同時，重金屬的生物有效部分可能導致土壤表面的植物體內(nèi)重 金屬含量較高，并通過食物鏈在人體中聚集，給人體健康帶來了巨大危害。
[0004] 有人通過以生菜為供實植株發(fā)現(xiàn)堆肥的施用對其產(chǎn)量有明顯的增產(chǎn)作用，但植株 體內(nèi)重金屬含量隨之增多。有人研宄了連續(xù)使用垃圾堆肥對土壤中重金屬累積及生物有效 性重金屬含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，連續(xù)使用垃圾堆肥土壤中重金屬含量會持續(xù)升高，而生物 有效性重金屬含量也隨著升高。垃圾堆肥中的重金屬比土壤中固有的重金屬生物有效性更 高，植物更容易利用。有研宄表明在實驗中發(fā)現(xiàn)玉米籽粒中Cr、Cd的含量隨堆肥施加量增 加而增加，與對照相比增幅達到38. 6% - 450%。有人研宄堆肥對小麥體內(nèi)重金屬積累的影 響發(fā)現(xiàn)，小麥體內(nèi)的重金屬富集量與堆肥用量同樣成正相關(guān)。因此，城市生活垃圾堆肥由于 在促進植株生長的同時也增加了植株重金屬的富集，限制了生活垃圾堆肥的廣泛應用。
[0005] 抗生素的廣泛應用，為世界各國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展做出了巨大貢獻。我國作為農(nóng)業(yè) 大國促使了農(nóng)藥工業(yè)從無到有直至壯大并形成一個協(xié)同發(fā)展的體系；農(nóng)藥的使用在促進了 我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。抗生素目前在全球達到1 X 105- 2 X 105噸/年的使用量，成為世界上 最為廣泛同時也是使用量最大的藥物之一。我國每年有成千上萬噸的抗生素類藥物被用于 畜禽養(yǎng)殖業(yè)和人的醫(yī)療中。而四環(huán)素類抗生素由于具備廣譜性、質(zhì)優(yōu)價廉等特點，已經(jīng)成為 是世界范圍內(nèi)應用最為廣泛的抗生素之一。歐共體中四環(huán)素類抗生素用量達2300噸。在 2003年，世界共生產(chǎn)0TC總量約為16000噸，其中約有65%是由中國生產(chǎn)的。如今，現(xiàn)在的 生產(chǎn)和消費0TC仍繼續(xù)上升。其中0TC在實際應用過程中使用量最大并且最為廣泛。
[0006] 在農(nóng)業(yè)或草坪種植業(yè)中0TC廣泛使用。同時生活垃圾堆肥也常以有機肥料的形式 作為草坪基質(zhì)或施加到農(nóng)田中。盡管其本身還有多種較高濃度重金屬，如Cd、Cr、Cu、Pb和 Zn等。這樣利用農(nóng)藥物對生活垃圾堆肥中的重金屬進行調(diào)控一，對生活垃圾堆肥的安全利 用具有重要的意義。
[0007] 重金屬在土壤中以一定形態(tài)進行迀移傳輸，單個污染物質(zhì)構(gòu)成的污染雖然時有發(fā) 生，但真正意義上由于污染具有的伴生性和綜合性?；|(zhì)粒徑組成、有機質(zhì)含量以及氧化還 原條件等元素決定著重金屬元素含量。元素總量單一指標很難反映重金屬的地球化學特 征。重金屬的生物毒性和對環(huán)境的風險程度更大程度上由其形態(tài)分布所決定?；|(zhì)中的重 金屬按照提取順序可以分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘 渣態(tài)。環(huán)境中重金屬的不同形態(tài)會直接影響到重金屬的迀移、毒性及在自然界的循環(huán)。其 中，可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)由于可以被植物直接吸收所 以總量可以作為活性態(tài)重金屬的指標，稱為有效態(tài)。有效態(tài)重金屬是環(huán)境中較活躍的形態(tài)， 所以通過研宄重金屬在環(huán)境中的有效態(tài)分布特征來反應污染物的危害程度具有較為重要 的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有研宄發(fā)現(xiàn)大量0TC在農(nóng)業(yè)中廣泛應用，但是0TC對于垃圾堆肥中重金屬化學形 態(tài)影響的研宄未見報道，值得探討。由于生活垃圾堆肥中具有較高含量的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn 等重金屬，是一種復合污染體系，因此本發(fā)明以垃圾堆肥作為實驗材料，選用0TC作為研宄 對象，通過室內(nèi)培養(yǎng)，利用添加不同濃度的0TC對垃圾堆肥中重金屬各形態(tài)的變化，意義在 為調(diào)節(jié)垃圾堆肥基質(zhì)重金屬有效態(tài)含量，實現(xiàn)其協(xié)調(diào)修復垃圾堆肥基質(zhì)復合重金屬提供技 術(shù)支撐。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下的技術(shù)內(nèi)容： 一種采用0TC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法，其特征在于：采用PVC管， ①=3cm，h=25cm，下端封以一層棉布和尼龍網(wǎng)，管中加入160g堆肥，將10_20mmol/kg水溶液 40ml并加入到堆肥中，實驗期間溫度為19~27 °C，相對濕度為60172%，在自然光照條件下 每天給堆肥補充水分，采用滴加的方式進行加水，以防補充水分的過程中有滲漏液流出造 成重金屬損失。采用稱重法調(diào)整含水量，使其保持恒定，使堆肥基質(zhì)中水分含量達到最大持 水量70%，熟化45 d后取樣，分析重金屬形態(tài)。其中所述的重金屬指的是：Cd、Cr、Cu、Pb* Zn 本發(fā)明進一步公開了采用0TC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法在提高重金 屬交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量方面的應用，其中0TC用量為20mmol/kg。
[0010] 同時本發(fā)明也公開了采用0TC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法在降低 殘渣態(tài)重金屬含量方面、提高堆肥中重金屬活化方面的應用。
[0011] 本發(fā)明更加詳細的描述如下： 1研制材料與方法 1.1實驗材料 選取購自天津市小淀垃圾堆肥處理廠的生活垃圾堆肥作為基質(zhì)。實驗前將垃圾堆肥中 的塑料薄膜、磚瓦、石塊和玻璃等大塊雜物去除。風干后，過2 mm篩，備用。堆肥理化性質(zhì) 為：pH 7. 62,有機質(zhì)含量 221. 25 g ? kg'全氮 13. 48 g ? kg'有效磷 0? 078 g ? kg' C/N 是 8. 37,飽和含水量 0. 76 mL. g'容重 0. 85 g.ml/1;重金屬（0(1、〇、（：11、？13、211)含量分 別為1. 97、67. 00、238. 73、172. 11和496. 38 mg?kg'
[0012] OTC (土霉素）即氧四環(huán)素，化學名稱為6-甲基-4-(二甲氨 基）-3, 5, 6, 10, 12, 12擴六羥基-1，11-二氧代-1，4, 4a，5, 5a，6, 11，12擴八氫-2-并四苯 甲酰胺。四環(huán)素類抗生素，分子式為C22H24N 209，相對分子質(zhì)量為460。結(jié)構(gòu)式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種采用OTC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法，其特征在于：采用PVC管， ?=3cm，h=25cm，下端封以一層棉布和尼龍網(wǎng)，管中加入160g堆肥，將10_20mmol/kg水溶液 40ml并加入到堆肥中，實驗期間溫度為19~27 °C，相對濕度為60172%，在自然光照條件下 每天給堆肥補充水分，采用滴加的方式進行加水，以防補充水分的過程中有滲漏液流出造 成重金屬損失；采用稱重法調(diào)整含水量，使其保持恒定，使堆肥基質(zhì)中水分含量達到最大 持水量70%，熟化45d后取樣，分析重金屬形態(tài)。
2. 權(quán)利要求1所述采用OTC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法在提高重金屬交 換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量方面的應用，其中OTC用量為20mmol/kg。
3. 權(quán)利要求1所述采用OTC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法在降低殘渣態(tài)重 金屬含量方面的應用。
4. 權(quán)利要求1所述采用OTC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法在提高堆肥中重 金屬活化方面的應用。
5. 權(quán)利要求1所述采用OTC調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法，其中所述的重 金屬指的是：Cd、Cr、Cu、Pb和Zn。
【專利摘要】本發(fā)明公開了采用土霉素（OTC）調(diào)控生活垃圾堆肥復合重金屬形態(tài)的方法。它是采用PVC管，Φ=3cm，h=25cm，管中加入160g堆肥，將10-20mmol/kg水溶液40ml并加入到堆肥中，實驗期間溫度為19~27℃，相對濕度為60%~72%，在自然光照條件下每天給堆肥補充水分。采用稱重法調(diào)整含水量，使其保持恒定，使堆肥基質(zhì)中水分含量達到最大持水量70%，熟化45d后取樣，分析重金屬形態(tài)。實驗結(jié)果表明：加入OTC后均較為顯著的增加了Cd、Cr、Cu、Pb和Zn交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的比例。OTC的添加，使堆肥中重金屬的生物有效態(tài)增多，非生物有效態(tài)降低。對堆肥中的重金屬起到了活化作用。
【IPC分類】C05G3-00, C05F9-04
【公開號】CN104844282
【申請?zhí)枴緾N201510226871
【發(fā)明人】趙樹蘭, 多立安, 齊帥
【申請人】天津師范大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月7日