木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

对比研究槽式堆肥处理不同畜禽粪便对植物毒性的影响

为揭示槽式堆肥过程中不同畜禽粪便堆肥理化性质的变化及其对植物毒性的影响,分别开展了以羊、牛、鸡、猪粪便与木屑为堆料、为期44 d的好氧槽式堆肥对比试验,采集了不同堆肥期的堆肥样品,测定了堆肥的pH、电导率（EC）、可溶性有机碳（DOC）、硝氮（NO₃^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）、全氮（TN）、碳氮比（C/N）、全磷（TP）、全钾（TK）、铜（Cu）、锌（Zn）含量及水堇的相对生长指数（RGI）和种子发芽指数（GI）,并通过相关分析和线性回归拟合,分析了堆肥过程粪便对水堇种子植物毒性的影响机制.结果表明,槽式堆肥过程中,羊粪的高温期持续时间最长,牛粪其次,猪粪和鸡粪最短;堆肥结束时4种粪便均呈弱碱性.堆肥过程中猪粪和鸡粪的EC降低,其他粪便的EC变化幅度较小,各粪便的DOC、NH₄⁺-N含量降低,NO₃^--N、TP、TK、Cu和Zn含量增加,牛粪和鸡粪的C/N逐渐降低,而猪粪和羊粪的C/N呈先升后降的趋势,羊粪和猪粪的TN含量下降,鸡粪和牛粪的TN含量缓慢上升.堆肥过程中4种粪便对水堇种子的植物毒性均降低,且RGI和GI升幅由高到低为：牛粪 > 羊粪 > 鸡粪 > 猪粪.相关分析表明,堆肥过程中羊粪的TP、Cu、Zn,牛粪的Zn、TK、TP、NO₃^--N,鸡粪的NO₃^--N、TN、Cu,猪粪的NO₃^--N、TP、Zn、TK与RGI呈显著正相关（p<0.01）;而羊粪的Cu、TP、TK,牛粪的Zn、TK、TP,鸡粪的Cu、TN、NO₃^--N、TK,猪粪的TP、Zn、NO₃^--N与GI呈显著正相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便堆肥的以上指标促进了植物的根伸长和种子发芽.但堆肥过程中羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N、EC,鸡粪的C/N、EC、DOC,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与RGI呈显著负相关（p<0.01）;羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N,鸡粪EC、DOC、C/N,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与GI呈显著负相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便的以上指标显著抑制了植物的根伸长和种子发芽.多元回归分析说明,堆肥过程羊粪和牛粪的NH₄⁺-N,鸡粪的NO₃^--N、Cu、C/N和EC,猪粪的NO₃^--N和TK对水堇种子根伸长具有显著的影响,而羊粪的NH₄⁺-N和TK,牛粪的DOC、pH和EC,鸡粪Cu、TN和NO₃^--N,猪粪的TK对水堇种子发芽具有显著的影响.以上对比研究结果可为不同畜禽粪便槽式堆肥处理和土地利用提供重要的理论依据和决策支持.     

鸡粪与中药渣共堆肥对抗生素抗性基因的影响

畜禽粪便是抗生素抗性基因(antibiotic resistant genes,ARGs)进入环境的重要途径,为了削减畜禽粪便中的ARGs,在为期46 d的鸡粪与中药渣共堆肥后,对不同阶段ARGs和可移动基因元件(mobile gene elements,MGEs)的丰度通过实时定量PCR进行检测. 100种ARGs中检测到21种,以及2种整合酶基因(int I1和int I2)和3种转座酶基因(tnp A-01、tnp A-02和tnp A-03).结果表明,在堆肥过程中5种MGEs均显著降低,其中tnp A-01和tnp A-02去除效果最好,减少了两个数量级;氨基糖苷类抗性基因aac A/aph D和aad E显著性降低(P 0. 05);β-内酰胺类抗性基因bla OXA1与堆肥天数显著相关(P=0. 016),其去除率为78. 63%;林可酰胺类抗性基因均随堆肥时间显著降低,平均去除率为90. 39%;四环素类抗性基因的去除效果相差较大,tet G降低了99. 77%,tetR仅降低了31. 72%;喹诺酮类抗性基因qnr D去除率最高为99. 89%;磺胺类中sulⅢ的去除率高达99. 88%,而sulⅠ呈增长趋势. ARGs与MGEs相关性表明tnp A-01与ARGs之间具有显著相关性(P 0. 05). ARGs随堆肥时间的变化趋势表明,中药渣与鸡粪共堆肥可显著降低ARGs丰度,从而降低畜禽粪便在农田施用中ARGs扩散的风险.     

静态好氧堆肥处理城市垃圾的工艺特性

利用生活垃圾的特点 ,设计出一种堆肥装置—好氧静态立式发酵仓。该装置具有控温、通风自控系统。用该装置对城市生活垃圾进行了堆肥试验。对堆肥过程的温度、pH值、含水率、耗氧量和有机质等参数进行监测 ,表明堆肥过程能顺利进行 ,堆肥产品的卫生指标符合国家标准 ;堆肥过程中含水率和有机质VS含量明显减少 ;通过对堆肥的通风加热 ,能够加快堆肥温度的提升 ,加快堆肥过程。     

堆肥系统的通风控制方式

对堆肥系统的不同通风控制方式比较结果表明,强制通风静态垛系统宜采用通风速率变化的时间－温度反馈正压通风控制方式（控制堆体中心最高温度为６０℃）,密闭式堆肥系统宜采用Ｏ₂含量反馈的通风控制方式（保持堆料间Ｏ₂ 体积分数为１５％ ～２０％）． 在中国,堆肥系统采用时间控制和时间－温度反馈控制的通风方式比较经济和适宜．     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.     

堆肥技术及进展

堆肥技术是有机固体废弃物处理和资源化利用的一种有效手段，堆肥系统可分为条垛式，强制通风静态垛式和反应器式三大类，影响堆肥系统运行的主要操作因素；水分、Ｃ／Ｎ比、调理剂，氧含量，温度和ＰＨ值。     

生物通风堆肥法修复原油污染土壤的实验研究

通过模拟实验考察了生物通风堆肥方法修复吉林油田原油污染土壤的效果,探讨了石油污染物去除的途径和作用机制.实验结果表明:向原油污染的土壤中添加生物有机肥接种、采用生物通风堆肥法进行修复,效果较好.当原油污染土壤的含油量为7.00×104mg·kg-1时.经过40d处理,原油的去除率达45%以上,最大生物降解速率常数达到了0.0333 d-1,半衰期仅为20.82d.生物降解是污染物去除的主要途径,挥发去除的油低于土壤初始含油量的0.1%.在油污土:生物有机肥(干重)以8:2、7:3和5:5三个不同比例混合的实验中,以7:3比例混合时污染物的去除最彻底,完全生物降解率占总去除率的比例约为17%.原油组分含量的变化证实了原油生物降解的发生.原油的生物降解去除率与生物降解产生的CO2存在线性关系.污染物生物降解的速率和程度与微生物的数量和活性关系密切.     

环境温度对污泥堆肥的影响

堆体温度受各种理化参数的影响,也与环境温度有密切关系。试验表明,地污泥堆起始升温影响不大,５．８℃以上的环境温度污泥堆肥均可以顺利升温,但是达到高温期的污泥肥,因为易降解有机质含量的减少,使其产热量减少;环境温度的剧烈变化会影响马过程的进行,环境温度降低至５℃以下时,本试验堆量的污泥堆肥已难以进行,环境温度在１０以上时,经过通气等的堆肥可以进行。     

纤维素酶促进绿化废弃物堆肥腐熟的初步研究

为探索新型添加剂对绿化废弃物堆肥腐熟的促进效果,设计添加纤维素酶结合生物菌剂的绿化废弃物室内模拟低温堆肥试验,将纤维素酶分别以0%、2%、4%的比例与微生物菌剂、尿素和绿化废弃物混配,选取T值、HA/FA、GI、E4/E6共4项评价指标并运用模糊综合评价法对处理T1~T10的堆肥腐熟度进行评价。结果表明:纤维素酶与菌剂的结合有降低堆肥p H和提升EC的作用;添加4%纤维素酶与2%菌剂组合的腐熟效果最优;经纤维素酶与菌剂两因素极差分析表明纤维素酶对试验指标影响效果大于菌剂;添加0.8%尿素与酶、菌剂组合不能有效提高腐熟度,一定程度抑制了发酵进程。综上,纤维素酶与菌剂结合作绿化废弃物堆肥促腐添加剂具有可行性。