[01735314]牛粪蚯蚓反应器生态循环处理用作菜地土壤重金属阻控剂的研究及示范

背景：在养殖场不断集约化、自动化与规模化的形势下,大量养殖畜禽粪便亟待处理,将养殖畜禽粪便资源化已成为世界各国关注的问题。另一方面,近年来,我国土壤重金属污染问题日益凸现,对生态环境、食品安全和人类健康构成严重威胁。蚓粪性能优良,可同时达到促进蔬菜生长、增强地力、增强植物抗病力并降低土壤中重金属污染风险的多重目的。但是,基于重金属高效阻控型蚓粪生产的新型牛粪蚯蚓反应器生产技术尚未见报道。利用土壤原位化学阻控剂来降低重金属向食物链的迁移污染风险是实现中轻度重金属污染土壤中农产品安全生产的有效途径之一。无机矿物及蚓粪腐殖质均可对重金属的迁移行为有效控制, 通过牛粪蚯蚓反应器生态循环处理的过程调节有望改变蚓粪中腐殖质及矿物组成等性状, 这对提高其对土壤重金属的阻控迁移能力具有重要的理论及实际应用意义。 目的与意义：基于菜地土壤重金属污染阻控目的,为了促进蔬菜生长及品质提高、增强地力并同时降低菜地土壤中重金属污染风险, 选择合适的无机矿物类型及配比,对牛粪蚯蚓反应器生态处理工艺参数进行调节优化,进一步研究其在对菜地土壤重金属的迁移阻控中的应用效果和影响因素,这对拓展牛粪有机肥利用途径、 促进牛粪蚯蚓生态链绿色循环处理及实现中轻度污染菜地安全生产均具有重要的理论及现实意义。 社会、经济效益 ：（1）牛粪蚯蚓反应器生态处理技术成本低廉、蚓体附加值高、蚓粪市场价格优势明显,本研究所获目标蚓粪的良好吸附能力使牛粪蚯蚓反应器处理具有更大的市场价值提升空间。（2）本项目目标蚓粪的实现将有助于实现中轻度重金属污染菜地的安全生产、解决养殖生产造成的环境污染问题,有望实现循环、低碳、生态农业与资源化综合利用的有效结合,进而最大限度地实现经济效益、社会效益和环境效益统一。（3）我国对土壤进行污染防范、地力提升及安全生产的需求亦日益迫切,发展相对低重金属含量的富含有机无机成分的目标蚓粪对中轻度污染菜地土壤中蔬菜的优质安全生产及耕地地力保护均具有重要意义。 存在的问题及建议：（1） 本研究只针对堆制物对土壤中 Pb、Cd 两种污染物的修复效果,而其他常见的重金属污染物,例如 Cr、As、Hg 等并未涉及,有待深入研究。（2）因疫情及现场规模生产客观原因限制,本研究田间应用示范时采用蚓粪和矿物混合的方式生产兼具蚓粪功能和矿物功能的堆制物,田间实际生产及应用结果可能存在一定局限性。（3）规模化现场生产功能蚓粪时机械化配料实现有待进一步研究,规模化生产功能蚓粪及复配法生产功能蚓粪间的差异及其机制有待进一步深入研究。 与项目有关成果: 1. 已发表论文： 1) 徐慧婷,张炜文,沈旭阳,傅巨阳,陈菲菲,王艳,杨梦,赵桐鹤,朱维琴.重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展[J].湖北农业科学,2019,58（01）:10-14. 2) 沈旭阳,吕纪康,徐慧婷,陈菲菲,王艳,吴剑秋,傅巨阳,朱维琴.羟基磷灰石、骨炭对Pb2+、Cd2+吸附性能的差异研究[J].湖北农业科学,2018,57（09）:45-49. 3) 王峰,缪丽娟,张明月,等.牛粪矿物混合蚯蚓堆肥中堆制物 Pb 和 Cd 吸附性能变化[J].农业工程学报,2021,37（6）:197-204. 4) 缪丽娟,张炜文,王峰,朱维琴.牛粪及其蚓粪基本理化性状及重金属形态分布差异[J].杭州师范大学学报（自然科学版）,2020,19（05）:488-495. 5) Weiwen Zhang,Wenhui Du,Feng Wang,Huiting Xu,Tonghe Zhao,Hangjun Zhang,Ying Ding,Weiqin Zhu. Comparative study on Pb2+ removal from aqueous solutions using biochars derived from cow manure and its vermicompost[J]. Science of the Total Environment,2020,716:137108 6) Wang Feng,Zhang Weiwen,Miao Lijuan,Ji Tianwei,Wang Yifan,Zhang Hangjun,Ding Ying,Zhu Weiqin. The effects of vermicompost and shell powder addition on Cd bioavailability, enzyme activity and bacterial community in Cd-contaminated soil: A field study[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety,2021,215:112163