【摘要】：以餐廚垃圾和甘蔗葉兩種有機固體廢棄物為原料堆肥40 d,監(jiān)測堆肥過程中的理化參數(shù)變化,評估堆肥腐熟度,同時對水溶有機質(zhì)(DOM)采用分餾法獲得腐殖酸(HA)、富里酸(FA)、親水性物質(zhì)(Hi)、疏水中性物質(zhì)(HoN),并分析其在堆肥過程中的動態(tài)變化。結(jié)果表明,堆體高溫期(50℃)維持20d且最終堆肥C/N15,說明堆肥已達到殺滅堆肥物料中病原微生物和腐熟標準。堆肥過程中Hi組分在DOM中占有最高的比例。HA含量在堆肥過程中持續(xù)增加,FA和Hi含量穩(wěn)定減少。堆肥結(jié)束時,DOM中HA、FA及Hi的含量達到較為平衡的比例,分別為29.94、30.1和 38.6%,HoN 含量為 1.36%。利用紫外可見光譜(UV-vis)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)及熒光光譜對HA、FA、Hi和HoN的光譜學(xué)特性進行考察。紫外數(shù)據(jù)表明,HA在DOM的芳香性特性上起主導(dǎo)作用;HA和FA分別具有最大和最小的分子量。紅外數(shù)據(jù)顯示,堆肥降溫期和腐熟期HA具有較高水平的芳香族化合物;FA含有較為豐富的羧基;Hi中存在較少的C-H結(jié)構(gòu)的脂肪族和芳香族化合物;隨著堆肥的進行,HA、FA、Hi及HoN的峰數(shù)和峰強逐漸變少和變?nèi)?表明隨著堆肥化的進程,DOM的結(jié)構(gòu)也越趨于簡單和穩(wěn)定。熒光數(shù)據(jù)表明,在堆肥過程中,HA的峰主要位于類腐殖酸區(qū)域且以多環(huán)芳烴類腐殖酸為主,隨著堆肥的進程,HA的物質(zhì)組成由多環(huán)芳烴類腐殖酸向聚羧酸類腐殖酸轉(zhuǎn)化;FA在堆肥前期以氨基蛋白類為主,后期以腐殖酸類為主;相比較于HA、Hi和HoN,FA在堆肥過程中的物質(zhì)組成更加多樣化;Hi和HoN在整個堆肥過程中均以溶解性微生物產(chǎn)物為主。DOM亞組份在堆肥過程中分別扮演著不同的角色,充當(dāng)不同的功能作用,如Hi和部分FA可作為微生物直接利用的有效能源物質(zhì),促進微生物活動;微生物通過降解木質(zhì)纖維素和蛋白類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Hi。為探究DOM亞組份間的結(jié)構(gòu)組成差異,利用熱裂解-氣相/質(zhì)譜(Pyrolysis-GC/MS)和電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分析DOM亞組份大分子結(jié)構(gòu)和8種重金屬含量,并通過計算量化HA、FA、Hi和HoN中重金屬在DOM中的比例。結(jié)果表明,大量烷烴類和木質(zhì)纖維素在堆肥嗜熱期降解導(dǎo)致芳香族化合物的含量迅速增加。醇類和醛類很可能是堆肥過程中的過渡副產(chǎn)物并參與酮類的生成。堆肥高溫期,8種重金屬在HA、FA、Hi和HoN中均表現(xiàn)出相近的濃度。從DOM亞組分中重金屬含量的定量信息可知Hi在DOM亞組份中As、Cr、Cu、Ni、Pb以及Zn具有最高的含量,而Hi可作為微生物優(yōu)先利用的能源物質(zhì),表明Hi為微生物轉(zhuǎn)化重金屬的主要載體。堆肥40d時,Cu和Ni在HA中的濃度最高,Cd在FA中的濃度最高。取40 d腐熟樣,通過設(shè)置不同濃度梯度的DOM及其亞組份溶液探究其對大白菜(Brassica rapachinensis L.)種子幼苗生長影響。結(jié)果表明,DOM、HA、FA 和 Hi 在 50、100、300、600 和 100 mg·L-1 濃度均不同程度的增加了大白菜幼苗的生物質(zhì)的積累(0.05);DOM組均明顯促進了大白菜根和莖的生長(p0.05),但高濃度的DOM、HA、FA和Hi均不利于大白菜根的生長,尤其是FA和Hi在1000 mg.L-1的根長值顯著低于空白組(p0.05)。相比于HA和FA,DOM和Hi更有利于大白菜幼苗健康生長。
【圖文】：

堆肥化是微生物為主導(dǎo)的降解有機質(zhì)的生物化學(xué)反應(yīng)過程，而水溶有機質(zhì)逡逑（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｍａｔｔｅｒ，ＤＯＭ）作為活性有機質(zhì)組分和微生物生物化學(xué)過程的有效逡逑基質(zhì)，對堆肥的穩(wěn)定性和腐熟有著至關(guān)重要的作用［３３，３４］。如圖１－１，微生物氧化分解有逡逑機物生成ＤＯＭ，ＤＯＭ又可以作為微生物的能源物質(zhì)促進大分子有機質(zhì)降解，伴隨著逡逑生物氧化和聚合等生化反應(yīng)，最終不穩(wěn)定的有機固體廢棄物被轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。堆逡逑肥過程好比工藝品加工的過程，，微生物像個技藝高超的工匠，腐殖質(zhì)好似完美的工藝品，逡逑而ＤＯＭ則是見證了粗糙的原料變?yōu)橥昝拦に嚻返倪^程，所以ＤＯＭ在微生物和腐殖質(zhì)逡逑之間起著核心的作用。逡逑Ｃ０２邐Ｃ0２逡逑一邋ｍ邐0２邐．邐‘腐殖質(zhì)逡逑0ｍ邐微生物邐微生物逡逑Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ邐Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ逡逑圖１－１堆肥過程中有機質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏ

２．３．１理化參數(shù)分析逡逑堆肥原料中，可利用的有機質(zhì)被微生物氧化分解導(dǎo)致堆肥過程中溫度升高［４８］。餐廚逡逑垃圾和甘蔗葉混合堆肥過程中的溫度變化如圖２－２所示。堆肥第１天，堆體溫度迅速升逡逑高，達到高溫階段（＞５０．０邋°Ｃ），并維持了邋３周左右，己達到殺滅堆肥物料中病原微生物逡逑標準［６６］。高溫期間，為保證堆體發(fā)酵的均勻性和氧氣供給，于１２邋ｄ和１９邋ｄ分別對堆體逡逑進行翻堆。堆體在２１邋ｄ后進入降溫期并逐漸達到室溫，表明微生物活性受到抑制，堆肥逡逑進入穩(wěn)定、腐熟的狀態(tài)。逡逑水分在微生物代謝中起著至關(guān)重要的作用，它將直接影響堆肥過程和堆肥質(zhì)量。如逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S141.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 代瑞熙;郝曉燕;;中國化肥消費分析及建議[J];農(nóng)業(yè)展望;2015年09期

2 蔡靜;張紊瑋;

本文編號：2648602