好氧堆肥对牛粪中重金属锌形态变化的影响 .pdf

女寸牛粪中啷曲向

近年来，城乡居民对畜牧业产品的需求逐渐上升、畜牧业的规模化养殖占比

越来越，导致畜牧业在农业总产值的占比逐渐上升，2021年畜牧业总产值达

3.99万亿元，占农业总产值的50.96%0与此同时，畜牧业发展产生的粪污对环

保影响越发严重，尤其是饲料中的大量添加剂导致畜禽粪便中重金属含量较，

越是大规模的养殖场，粪污堆放或还田利用的量越大，污染风险也越大。重金属

锌(Zn)是一种常用的饲料添加剂，可以促进动物快速增重、改善肉质，但饲

料生产工艺水平的差异易导致重金属Zn的含量远超动物的需求量，大部分随畜

禽粪便进入养殖场周边土壤，造成环境污染。

牛粪与猪粪、鸡粪相比，重金属Zn的含量较少，但牛粪的排放量大、质地

细密、含水率低等，使得牛粪经发酵腐熟作为有机肥还田利用得到广泛关注。但

牛粪中的重金属Zn经长期还田施用会在土壤富集，甚至危害人体健康。好氧堆

肥是牛粪发酵腐熟常用的工艺之一，具有成本低、流程简单的特点，本文将以好

氧堆肥为试验工艺，检测牛粪在好氧堆肥过程中重金属Zn的总质量分数的变化,

探究牛粪中重金属Zn在好氧堆肥过程中不同形态的转化规律，为降低牛粪有机

肥还田利用过程中对土壤环境的潜在危害提供理论依据。

1试验与方法

1.1试验材料与设计试验于2021年在黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院

富拉尔基科研基地进行，试验材料取自科研基地附近养殖场。新鲜牛粪经固液分

离后平铺晾晒至水分降至55%〜65%,为降低自然环境对堆体温度的影响，使

用铲车将牛粪建成3个平行条剁形堆体(3mx2mx1.5m),中间条剁用于试

验，两侧条剁用于对照。试验期间监测堆体温度，当堆体温度达65°C以上时进

行翻堆，试验共进行60d。

1.2测定项目与分析方法试验于0、3、7、13、20、30、45、60d采用四

分法筛选牛粪样品，样品分两份，一份自然风干用于测定牛粪中重金属Zn的总

质量分数及不同形态含量；另一份鲜样用于测量牛粪pH值。风干样品参考改进

BCR提取法进行重金属Zn的形态提取，即可交换态、还原态、氧化态和残渣

态，并采用电感耦合等离子体质谱法测定重金属Zn的总质量分数及不同形态质

量分数，根据实验结果计算不同形态分配率，鲜样以固液比1：10的比例加入

到蒸馄水中震荡1h,静置1h后测定牛粪的pH值。化验所得数据通过WPS进

行录入整理，并通过SPSS22.0和OrgnPro2021等软件进行图表绘制和统

计分析。

不同形态重金属Zn的分配率计算公式如下：

分配率（%）=不同形态质量分数/总质量分数x100%

2结果与讨论

2.1好氧堆肥对重金属Zn总质量分数的影响

重金属Zn总质量分数随堆肥时间的动态变化情况（如图1所示）。

图1好氧堆肥过程中重金属Zn的总质量分数变化

由图1可知，好氧堆肥过程中牛粪中重金属Zn的总质量分数从初始牛粪的

153.98mg/kg随堆肥时间呈上升趋势，堆肥60d后质量分数上升到226.22

mg/kg,提了46.92%。好氧堆肥前期质量分数增速较快，堆肥13d质量分数

上升到191.71mg/kg,提了24.50%,占总增重的51.53%,堆肥30d质量

分数上升到211.63mg/kg,提了37.44%,占总增重的79.15%,由此可见堆

肥进行到一半，重金属Zn的总质量分数上升量占整个堆肥过程增量的八成，重

金属Zn总质量分数的变化主要发生在堆肥前中期。

由于堆肥过程过程中未有外源重金属Zn的加入，结合重金属Zn总质量分

数增速变化的现象分析，造成这个现象的原因可能是好氧堆肥过程中牛粪中有机

质随时间降解，堆体体积降低造成的“浓缩效应”，好氧堆肥7d时堆体达到65°C

以上，堆体进入温期，而温期是牛粪腐殖化最活跃的时期，重量损失也最大，

这与重金属Zn总质量分数的变化趋势类似，也验证了“浓缩效应”是导致重金属

Zn总质量分数上升的原因，“浓缩效应”会导致质量分数随堆肥时间不断上升，

故对重金属Zn不同形态的变化趋势使用分配率进行探讨。

2.2好氧堆肥对不同形态重金属Zn的分配率影响

重金属Zn不同形态分配率动态变化情况（如图2所示）。

图