[科普中國]-腐熟度

目錄1.釋義2.評(píng)價(jià)指標(biāo)3.指標(biāo)的應(yīng)用釋義

腐熟度即堆肥腐熟的程度，指堆肥中有機(jī)物經(jīng)過礦化、腐殖化過程后達(dá)到穩(wěn)定化的程度。它是衡量污泥堆肥產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。堆肥過腐時(shí)，大童養(yǎng)分由于得不到充分利用而白白消耗；未完全腐熟的堆肥C/N比過高（25：1或更高），所含的有機(jī)質(zhì)沒有達(dá)到足夠穩(wěn)定，施人土壤之后對(duì)農(nóng)作物生長產(chǎn)生一些不利影響，如阻礙農(nóng)作物對(duì)氨的吸收、造成植物缺氧；而C/N比過低，施入土壤后會(huì)造成大量氨氣的產(chǎn)生，對(duì)植物生長有毒害作用。未腐熟的堆肥在施人土壤后一段時(shí)間，由于堆肥中的有機(jī)質(zhì)尚未分解完全，從而引起由生物在土壤中繼續(xù)劇烈活動(dòng)而導(dǎo)致氧的缺乏，容易在植物根區(qū)形成厭氧條件，增加土壤中某些重金屬離子的溶解，影響植物的正常生長。同時(shí)，未經(jīng)處理的有機(jī)廢物、未腐熟的堆肥在這種環(huán)境條件下會(huì)產(chǎn)生量的中間代謝物——有機(jī)酸（如丁酸、戊酸、酚、 己酸、庚酸），尤其是乙酸和酚類化合物會(huì)抑制植物種子發(fā)芽、根系生長，減少作物的產(chǎn)量。在還原條件下可產(chǎn)生H2S和NO等有害成分，這些物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重毒害植物根系，影響作物的正常生長還會(huì)產(chǎn)生臭味，給堆肥利用帶來了很大的問題。

評(píng)價(jià)指標(biāo)李承強(qiáng)等把堆肥腐熟度指標(biāo)劃分為3類：物理學(xué)指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)（包括腐殖質(zhì)）和生物學(xué)指標(biāo)。2

（1）物理學(xué)指標(biāo)或表觀分析指標(biāo)是指堆肥過程中的一些變化比較直觀的性質(zhì)，如溫度、 氣味和顏色等。具體有：

①溫度 堆肥開始后堆體溫度是逐漸升高再降低的變化過程，而堆體腐熟后堆體溫度與環(huán)境溫度一致，一般不明顯變化，因此溫度是堆肥過程中最重要的常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)之一；

②氣味 堆肥原料具有令人不快的氣味，并在堆肥好氧發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生H2S、 NO等難聞的氣體，而良好的堆肥過程后這些氣味逐漸減弱并在堆肥結(jié)束后消失，所以氣味也可以作為堆肥腐熟的指標(biāo)；

③顏色 堆肥過程中堆料逐漸發(fā)黑，腐熟后的堆肥產(chǎn)品呈黑褐色或黑色，顏色也可以作為一判斷標(biāo)準(zhǔn)；

④吸光度 對(duì)不同時(shí)間的污泥堆肥的水萃取物在波長280nm, 465nm和665nm的光學(xué)性質(zhì)研究表明，由于個(gè)別有機(jī)成分的少量存在，抑制了對(duì)短波的吸收，而對(duì)665mn波長的可見光影響較少，由此通過檢測(cè)堆肥萃取物在波長 665nm下的吸光度變化可反映堆肥腐熟度。

（2）由于物理學(xué)指標(biāo)難于定量化表征堆肥過程中堆料成分的變化，所以通過分析堆肥過程中堆料的化學(xué)成分或化學(xué)性質(zhì)的變化來評(píng)價(jià)堆肥腐熟度的方法更常用一些。這些化學(xué)指標(biāo)有：有機(jī)質(zhì)變化指標(biāo)、氨氮指標(biāo)、腐殖化指標(biāo)、碳氮比和有機(jī)酸等。具體內(nèi)容包括：

①有機(jī)質(zhì)變化指標(biāo) 在堆肥過程中，堆料中的不穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為co2、水、礦物質(zhì)和穩(wěn)定化有機(jī)質(zhì)，堆料的有機(jī)質(zhì)含量變化顯著，因此可以通過一些反映有機(jī)質(zhì)變化的參數(shù)（如COD, BOD 及VS等）的測(cè)量及某些有機(jī)質(zhì)在堆肥過程中的變化規(guī)律來表征腐熟度；

②氨氮指標(biāo) 在堆肥的生化降解過程中含氣的成分發(fā)生降解產(chǎn)生氨氣，在堆肥后期部分氨氣被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，所以可以用亞硝酸鹽或硝酸鹽的存在判斷腐熟度，并且由于這兩個(gè)指標(biāo)的測(cè)定較為快速而簡單，具有較好的實(shí)用價(jià)值；

③腐殖化指標(biāo) 堆肥過程中伴隨著腐殖化的過程，研究各腐殖化參數(shù)的變化是評(píng)價(jià)腐熟度的重要方法，由此提出CEC (陽離子交換容量)、腐殖質(zhì)HS、腐酸 HA、富里酸FA、富里部分FF及非腐殖質(zhì)成分NHF等參數(shù)用以評(píng)價(jià)堆肥腐熟度；

④碳氮比指標(biāo) 碳源是微生物利用的能源，氮源是微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，碳和氮的變化是堆肥的基本特征之一，C/N (固相）是最常用于評(píng)價(jià)腐熟度的參數(shù)。而也有研究指出微生物在對(duì)堆肥原料的降解中代謝發(fā)生在水溶相，因此水溶性有機(jī)碳/有機(jī)氮的指標(biāo)可以作為堆肥腐熟度的參數(shù)；

⑤有機(jī)酸 有機(jī)酸廣泛存在于未腐熟的堆肥中，可通過研究有機(jī)酸的變化評(píng)價(jià)堆肥腐熟度。

（3）堆料中微生物的活性變化及堆肥對(duì)植物生長的影響常用于評(píng)價(jià)堆肥腐熟度，這些指標(biāo)主要有呼吸作用、生物活性及種子發(fā)芽率等。具體有：

①呼吸作用 堆肥是富含腐殖質(zhì)的穩(wěn)定產(chǎn)品，微生物處于休眠狀態(tài)，此時(shí)腐殖質(zhì)的生化降解速率及CO2產(chǎn)生和氧氣消耗都較慢，因此可以用CO2的產(chǎn)生和微生物的耗氧速率作為反映腐熟度的指標(biāo)；

②生物活性 同時(shí)也可以用反映微生物活性變化的參數(shù)如酶活性、ATP和微生物的數(shù)量、種類來表征堆肥的穩(wěn)定和腐熟**；**

③種子發(fā)芽率 未腐熟的堆肥產(chǎn)品對(duì)植物的生長有抑制作用，因此可用堆肥和土壤的混合物中植物的生長狀況來評(píng)價(jià)堆肥的腐熟度，考慮到堆肥腐熟度的實(shí)用意義，這是最終和最具說服力的評(píng)價(jià)方法。

（4）波譜分析法可以從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)堆肥過程和腐熟度問題，迄今為止較多使用的是13C-核磁共振法和紅外光譜法，紅外光譜法可以辨別化合物的特征官能團(tuán)，核磁共振法可提供有機(jī)分子的骨架信息。

指標(biāo)的應(yīng)用在這些評(píng)價(jià)污泥堆肥腐熟度指標(biāo)的方法中，比較常用的有C/N指標(biāo)，耗氧速率的測(cè)定，NO3-N和NH4-N的測(cè)定比較快速而簡單，而用氫氧化鈉溶液吸收污泥堆料產(chǎn)生的C02氣體以確定其產(chǎn)生量的方法經(jīng)常作為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn)方法，但是應(yīng)用這些評(píng)價(jià)方法經(jīng)常會(huì)得到不同的結(jié)果，這是因?yàn)槲勰喽逊实母於仁芎芏嘁蛩氐木C合影響，單個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)只能片面地反映某個(gè)阻礙因素的作用，不能最直接反映植物的生長特性。因此，不能用單一的指標(biāo)評(píng)價(jià)污泥堆肥的腐熟度。而污泥堆肥產(chǎn)品最終要作為有機(jī)肥應(yīng)用于作物的生產(chǎn)，種子發(fā)芽指數(shù)是一個(gè)很好的生物指標(biāo)，綜合反映了污泥堆肥產(chǎn)品的植物毒性，所以目前較為認(rèn)同的污泥堆肥腐熟度的評(píng)價(jià)方法是將化學(xué)指標(biāo)與生物指標(biāo)結(jié)合起來，采用多種分析方法測(cè)定多個(gè)指標(biāo)，然后根據(jù)這些指標(biāo)綜合分析判斷污泥堆肥的腐熟狀況，美國加利福尼亞堆肥質(zhì)量委員會(huì)（CCQC)建議必須用兩項(xiàng)以上的化學(xué)/生物指標(biāo)來評(píng)價(jià)污泥堆肥的腐熟度。他們發(fā)展了自己的CCQC腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)由三部分組成：①C/N；②A組測(cè)試指標(biāo)中的至少一項(xiàng)；③B組測(cè)試指標(biāo)中的至少一項(xiàng)。在進(jìn)行A組和B組的測(cè)試之前，C/N的測(cè)試必須要達(dá)到小于或等于25。A組測(cè)試指標(biāo)主要是表征污泥堆肥中有機(jī)物質(zhì)的降解程度，內(nèi)容有C02的釋放童、氧氣的消耗速率和自熱產(chǎn)生量。B組測(cè)試指標(biāo)主要是表征堆肥產(chǎn)品可能會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生的毒性的一些化學(xué)性質(zhì)，內(nèi)容有NO3-N和NH4-N的比例、氨濃度、揮發(fā)性有機(jī)酸的濃度及種子發(fā)芽或植物生長試驗(yàn)。