[发明专利]一种测定堆肥样品生物有效态重金属含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体有机废弃物处理与资源化应用领域，具体涉及一种采用薄膜扩散梯度技术(DGT技术)富集堆肥样品中生物有效态重金属，并计算其有效态浓度，进而评价堆肥样品中生物有效态重金属含量的方法。

背景技术

城市污水厂污泥和畜禽粪便均含有一定量的重金属：前者主要来自污水中本来存在的重金属，以及污水处理过程中加入的铝盐和铁盐；后者主要来自为防治畜禽疾病和促进生长发育而在饲料和添加剂中加入的重金属。城市污泥和畜禽粪便因均含有丰富的有机质和N、P、K等养分而被堆肥后用于农业生产。重金属是环境中一类危害性较大的毒性物质，常常与蛋白质结合而影响微生物活性，同时，重金属由于难迁移、易富集、危害大，导致城市污泥和畜禽粪便堆肥产品的农业应用效果大打折扣，成为固体废弃物无害化处理和直接土地农用的主要限制和影响因素。

城市污泥和畜禽粪便堆肥产品中重金属的存在必然会对植物及周边生态环境造成不利影响。然而，并非所有的重金属都能被利用，只有溶解于水，被作物吸收利用的重金属才是对环境有危害的。重金属的有效态对于研究其生物可利用性是至关重要的，此处定义的有效态是指能够迅速交换到溶液中的重金属形态，并且能够通过扩散方式供给植物吸收的形态，因此其毒害性主要是通过能够被吸收的有效态含量，即重金属的生物有效性体现。薄膜扩散梯度技术(Diffusive Gradients in Thin Films Technique，DGT)是近年来应用于水体、沉积物及土壤中有效态(非稳态)重金属生物有效性研究的一项新技术。相对于传统的化学方法，具有不改变重金属形态并直观反映有效浓度的优势而多见于国内外对水体、沉积物及土壤中重金属生物有效性的测定，但将DGT技术应用到测定或评价堆肥中重金属的生物有效性还鲜有报道。

DGT技术所测量的重金属有效态是由结合相的结合能力决定的。有效态通常包括游离金属离子、金属无机配合物、部分金属有机配合物，对于一些以配合物形式存在于自然环境中的稳定态重金属，DGT结合相不能对其有效富集，因此可有效区分混合体系中不同生物有效性的重金属。采用DGT技术，选取恰当地结合相吸附重金属，能定量累积并测量其有效态浓度，DGT装置中重金属的累积量随放置时间的延长而增大，且呈明显线性关系，同时在配制的标准水溶液中DGT装置的测量值与本体溶液的实际值的比值均在95％以上，分析结果重复性好，稳定性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定堆肥样品生物有效态重金属含量的方法，通过DGT技术测定淋出的生物有效态重金属含量。

为实现上述目的，本发明提供的测定堆肥样品中生物有效态重金属含量的方法，其主要步骤为：

A)将堆肥样品加入不同比例的纯水，分别将上清液过滤，收集滤液，得到一系列不同加水量的滤液；

B)将薄膜扩散梯度装置分别放入各滤液中，置于磁力搅拌器上进行吸附反应，取出薄膜扩散梯度装置的结合相，加入HNO₃溶液，使结合相全部浸没；浸提后测定溶液中重金属浓度；

C)计算结合相和薄膜扩散梯度装置中累积的重金属浓度。

所述的方法中，步骤A中的滤液稀释20-100倍。

所述的方法中，步骤A和B的过程中记录薄膜扩散梯度装置周围的环境温度。

所述的方法中，步骤B中加入的HNO₃溶液浓度为1mol/L。

所述的方法中，步骤C中结合相的重金属浓度的计算采用公式(1)

M＝Ce(V_HNO3+Vgel)/fe    (1)

式(1)中：M为结合相中的重金属浓度；

Ce为1mol/L HNO₃中重金属的浓度(μg/L)；

V_HNO3为加入HNO₃的体积；

Vgel为结合相的体积；

fe为重金属的洗脱因数。

所述的方法中，步骤C中薄膜扩散梯度装置的重金属浓度的计算采用公式(2)

C_DGT＝MΔg/(D tA)    (2)

式(2)中：C_DGT为薄膜扩散梯度装置中的重金属浓度；

Δg为水凝胶扩散层厚度与半透膜厚度之和；

D为重金属在水凝胶扩散层中的扩散系数；

t为吸附时间(s)；

A为接触面积。