牛糞和中藥渣堆肥化過程中水溶有機質(zhì)特性及細(xì)菌結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、堆肥是一項環(huán)境友好型技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于有機固體廢棄物處理。堆肥過程是把易變質(zhì)的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定腐殖類物質(zhì)的生化過程。在這一過程中，會產(chǎn)生一定量的水溶有機質(zhì)(DOM)。水溶有機質(zhì)是堆肥總有機質(zhì)中最具活性的一部分，是能夠被微生物直接吸收利用的一類異質(zhì)性物質(zhì)，它們在堆肥碳氮轉(zhuǎn)化和營養(yǎng)運輸過程中扮演著重要的角色。堆肥是一個利用微生物活動進行生物降解的過程，微生物活性決定了堆肥進程，而堆肥條件又影響了微生物結(jié)構(gòu)。因此，對堆肥過程的理解，需要把握水

2、溶有機質(zhì)和微生物結(jié)構(gòu)這兩個重點。為此，本論文進行了以下研究。
　　以牛糞和中藥渣為原料的120天堆肥過程中，元素分析、光譜學(xué)分析（包括紫外-可見光譜，紅外吸收光譜和熱裂解-氣相色譜等）和膠體分析等技術(shù)被用于堆肥DOM的研究。結(jié)果表明，DOM樣品中的脂類組分和糖類組分降解迅速，反映了這兩者在有機質(zhì)轉(zhuǎn)化和微生物活動中扮演著活性成分。相反地，作為堆肥DOM的主要成分，芳香族和含氮化合物在堆肥過程中呈現(xiàn)遞增趨勢。隨著芳香度和腐殖化程度的增

3、加，含氮物質(zhì)和芳香族化合物數(shù)量增多，而其他物質(zhì)諸如烷烴，醇類和脂肪酸類物質(zhì)逐漸減少。此外，隨著堆肥的進程，DOM表現(xiàn)出更穩(wěn)定的狀態(tài)并伴隨著小分子質(zhì)量和小分子粒徑物質(zhì)的累積。
　　DOM是堆肥腐熟度和穩(wěn)定性的一項重要指標(biāo)。在堆肥有機質(zhì)轉(zhuǎn)化及微生物活動中，DOM不同組分所表現(xiàn)出的性質(zhì)和承擔(dān)的功能不同。利用分餾法技術(shù)(fractionation)把DOM分為疏水性的腐殖酸(HA)，富里酸(FA)以及親水性物質(zhì)(Hi)，分析各組分的元素組

4、成，傅里葉變換紅外吸收光譜特性，并利用zeta電位分析儀分析其膠體性質(zhì)。親水性物質(zhì)Hi組分相比于HA和FA組分擁有含量較高的含氮物質(zhì)，更高的飽和程度，以及更容易被氧化的特性。隨著堆肥進程，HA和FA組分的芳香化程度越來越高，而Hi組分保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。膠體性質(zhì)分析顯示，DOM各組分的平均粒徑隨著堆肥時間的進行持續(xù)減小，Hi組分的zeta電位持續(xù)增加則表明其在陽離子吸附中可能具有潛在的應(yīng)用價值。
　　在堆肥過程中采用Illumin

5、a Miseq測序平臺分析，獲得堆肥樣品中微生物組成，豐度信息及堆肥不同時間點樣品間差異的信息。隨著堆肥的進程，堆肥樣品中微生物的種類增多，多樣性逐漸豐富。擬桿菌，厚壁菌和變形菌是整個堆肥過程中物種相對豐度最高的三個菌門，隨著堆肥的進行，厚壁菌門(Firmicutes)和變形菌門(Proteobacteria)微生物逐漸減少，而擬桿菌門(Bacteroidetes)和放線菌門(Actinobacteria)微生物逐漸增多，芽單胞菌門（G