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近年来工业发展带来的土壤环境污染问题引起社会各界的高度关注,废弃工业场地、关停矿山生态修复面临污染治理、土壤改良的广泛需求。为节约腐殖土和泥炭资源、提高生活垃圾堆肥品质和利用率,探讨生活垃圾堆肥改良土壤的可行性,揭示生活垃圾堆肥对重金属污染土壤生态修复效应,本研究对比分析了垃圾粗堆肥、二次堆肥、木醋液处理二次堆肥理化性质和腐熟程度特征,采用吸附-解吸试验、室外堆肥试验、盆栽种植试验等方法,系统分析不同腐熟度堆肥对单一重金属、复合重金属吸附特征和机理,并开展不同腐熟度堆肥对污染土壤理化性质、重金属形态、植物生长的影响研究。根据实验研究得出的主要结论如下:1.阐明了不同腐熟度堆肥,即垃圾粗堆肥(PC)、二次堆肥(SC)、木醋液处理二次堆肥(WV-SC)对重金属钝化机理,提出了添加木醋液改良二次堆肥的新方法。(1)二次堆肥和添加木醋液提高堆肥腐熟度。通过堆肥结构表征分析,二次堆肥表面积和孔隙体积增加,堆肥中多糖类等有机成分进一步降解,芳香族结构相对丰度增加;添加木醋液增加羧基、酚羟基等相对含量。木醋液二次堆肥中胡敏酸含量为26.9 g/kg,显著高于二次堆肥和粗堆肥(p>0.05),且具有较高阳离子交换量;二次堆肥和木醋液二次堆肥中重金属稳定形态所占比例增加,游离态重金属与腐殖质络合。(2)木醋液处理二次堆肥对重金属吸附效率显著提高。当堆肥用量为8 g/L、溶液初始pH为5.0-6.0、离子强度不大于0.1 mol/L为最佳吸附条件。重金属最大吸附量顺序为Cd>Cu>Zn>Ni。伪二级动力学、Langmuir等温模型与重金属吸附数据拟合最优。二次堆肥吸附的重金属主要为残渣态,WV-SC对重金属吸附效率、钝化效果显著提升。(3)不同腐熟度堆肥对重金属吸附机理,堆肥中腐殖酸含量与结构、阳离子交换量等性质决定了堆肥对重金属吸附效果。分配系数Kd表明堆肥对重金属吸附顺序为Cu>Cd>Zn>Ni。重金属离子与堆肥中AlPO4、硅铝类矿物等发生络合反应;SC吸附重金属过程中,Ca、Mg等离子与重金属发生离子交换;WV-SC中腐殖酸和胡敏酸含量显著提高,羧基、芳香结构等官能团丰富,对重金属吸附效率明显提升。2.应用改良堆肥产品,即二次堆肥、0.5%木醋液二次堆肥、2%木醋液二次堆肥、老化堆肥对重金属污染土壤进行修复,降低重金属生物有效性,提高植物抗逆性。(1)添加木醋液二次堆肥处理提高堆肥肥效。室外二次堆肥过程中,腐殖酸和胡敏酸含量显著增加,堆肥中重金属移动性降低,形态趋于稳定;添加2%木醋液二次堆肥的全氮、全磷、发芽指数(GI)等指标显著高于对照组。(2)堆肥可改良土壤理化性质,降低重金属生物有效性。堆肥添加量与混合土壤容重呈负相关,与土壤含水量、孔隙度呈正相关。混合土壤电导率随堆肥添加量有所增加,但电导率均小于3 mS·cm-1;土壤中有机质、全氮、全磷含量也随堆肥添加量而增加,其中添加老化堆肥对提高土壤养分供应影响最显著。添加堆肥的污染土壤中重金属残渣态所占比例增加,降低了土壤中重金属移动性。(3)堆肥促进植物生长并提高植物抗逆性。堆肥添加量为25%时,对景天三七高生长的促进效果更好,老化堆肥对植物高度、生物量、根系生长、根系体积的促进作用最显著,其次为添加25%二次堆肥处理组。堆肥使植物中Cd、Ni含量明显降低;添加25%堆肥,植物中Cu、Zn相对较低。老化堆肥和木醋液二次堆肥对根系脂质过氧化程度具有更好的缓解作用。本研究提出木醋液改良垃圾堆肥的新方法,以及应用改良堆肥修复污染土壤的新方法,为生活垃圾堆肥资源化利用标准化体系建立提供前期基础研究。