重金屬在污泥蚯蚓堆肥中的變化及對(duì)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(jī)肥中含量過(guò)高的重金屬會(huì)對(duì)土壤微生物產(chǎn)生負(fù)面影響，嚴(yán)重威脅生態(tài)系統(tǒng)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(guò)程的限速步驟。以分子生物學(xué)技術(shù)研究土壤硝化活性及氨氧化微生物對(duì)外源重金屬的響應(yīng)有助于認(rèn)識(shí)重金屬污染的微生物效應(yīng)，為土壤質(zhì)量的微生物評(píng)價(jià)提供依據(jù)。為此，本文從污泥蚯蚓堆肥過(guò)程中重金屬的變化、外源重金屬對(duì)土壤微生物活性的影響進(jìn)行了研究。

2、>　　本研究主要結(jié)果如下:
　　(1)污泥經(jīng)過(guò)蚯蚓處理后，pH值、DOC、有機(jī)質(zhì)、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(mén)冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶活性出現(xiàn)不同程度的降低，而堿性磷酸酶活性無(wú)明顯變化。
　　(2)污泥中重金屬Cu、Zn、Cr、Ni和Pb的含量經(jīng)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(wú)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(duì)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(zhì)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(fù)相關(guān)（P＜0.05），而Z

4、n含量與土壤PNR之間呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。同一質(zhì)量濃度下，Zn對(duì)土壤PNR的抑制率高于Cu。
　　(4)外源Cu、Zn對(duì)AOA（氨氧化古菌）、AOB（氨氧化細(xì)菌）和細(xì)菌產(chǎn)生影響。Cu濃度小于600 mg·kg-1時(shí)，對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量產(chǎn)生促進(jìn)，高于900 mg·kg-1時(shí)產(chǎn)生抑制。外源Zn對(duì)土壤細(xì)菌產(chǎn)生數(shù)量產(chǎn)生抑制，但影響不顯著。土壤中AOA數(shù)量遠(yuǎn)多于AOB。Cu和Zn對(duì)土壤AOA的amoA基因產(chǎn)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(shù)無(wú)顯著變化。相比于Zn，Cu對(duì)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(shù)，高濃度（Cu＞1200 mg·kg-1; Zn＞1200 mg·kg-1）產(chǎn)生抑制。Cu、Zn含量和amoA基因豐度之間無(wú)顯著相關(guān)性。
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