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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,5.5,堆肥腐熟度的评价,未腐熟的堆肥产品如果应用到土壤系统，由于其中的有机质没有达到足够的稳定，对植物生长产生一些不利影响，如阻碍植物对氮的吸收、在植物根区形成厌氧条件增加土壤中某些重金属离子的溶解性、其可能含有的植物毒性物质也会影响植物的正常生长。,检测并保证堆肥的腐熟度是很重要的问题。,堆肥腐熟度的评价指标,物理学指标,Physical indexes,化学指标,Chemical indexes,生物学指标,Biological indexes,波谱分析指标,Spectroscopic indexes,四类：,物理学指标,Physical indexes,堆肥后期温度自然降低，不再吸引蚊蝇；,不会有令人讨厌的臭味；,由于真菌的生长堆肥出现白色或灰白色；,堆肥产品呈现疏松的团粒结构。,表观,Apparence,物理学指标,Physical indexes,温度,Temperatrue,三个明显阶段：,初期,加热阶段,(heating phase),堆体温度很快上升到,55,以上，接着维持一段时间,高温阶段,(,Thermophilic,phase),，随后是堆肥逐渐达到腐熟的,冷却阶段,(cooling phase),。,55,以上,高温持续,5,天以上,堆肥腐熟后,堆体温度与环境温度趋于一致,一般不再明显变化。不同堆肥系统的温度变化差别显著。,堆肥过程中随着堆肥温度的上升，臭味和挥发性有机物的排放量随之增加。甲醇是木片生物降解后的产物，,2-,丁酮是污泥堆肥过产生的有害空气污染物中的关键成分。,臭气的主要成分是硫化物、氨气、胺化合物、脂肪酸、酮、醛、酚；具有臭味的挥发性有机物的主要成分有二甲基二硫、甲硫醚、,1,，,8,萜二烯、,蒎烯等。,物理学指标,Physical indexes,气味,Odor,随着堆肥的腐熟，气味逐渐减弱并在堆肥结束后消失。堆肥结束后，堆体内无不快气味产生并检测不到低分子脂肪酸，堆肥产品具有,潮湿泥土的气息,。,物理学指标,Physical indexes,色度,Chroma,Y=(0.388C/N)+8.13 (R,2,=0.749),堆肥过程中堆料逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈,黑褐色或黑色,。,颜色分析响应值,Y,为,11,13,物理学指标,Physical indexes,光学性质,Optic character,由于个别少量有机成分的影响，不同时间堆肥的水或丙酮萃取物在一些波长（如,280nm,、,465nm,、,665nm,）的吸光度有变化。,通过检测堆肥在,E665,（,E665,表示堆肥萃取物在波长,665nm,下的吸光度）的变化可反映堆肥腐熟度。,一般认为，腐熟堆肥,E665,应小于,0.008,。,化学指标,Chemical indexes,pH,堆肥原料或发酵初期，,pH,值为弱酸性到中性，一般为,6.5,7.5,。,腐熟的堆肥一般呈弱碱性，,pH,值一般为,8,9,左右。,pH,值受堆肥原料和条件的影响，只能作为堆肥腐熟的一个必要条件。,化学指标,Chemical indexes,有机质变化指标,Organic compounds indexes,在适宜的条件下,当挥发性固体含量高时,(,堆肥初期,),，微生物有大量可以利用的能源,使堆体温度上升,随挥发性固体含量的减少,堆体温度降低。,挥发性固体经堆腐后必须降解,38%,以上,产品中挥发性固体含量应低于,65%,（美国科罗拉多州健康标准局）。,（,1,）挥发性固体（,VS,）,挥发性固体代表堆肥中可被微生物利用的总能量，影响着堆肥过程的温度变化。,化学指标,Chemical indexes,有机质变化指标,Organic compounds indexes,（,2,）生化需氧量,(BOD,5,),BOD,5,也反映了堆肥过程中可被微生物利用的有机物量，随堆腐过程的进行，,BOD,5,不断降低。,当物料中,BOD,5,少于,5055g/kg,固体时，堆体温度达不到,60,在最初的堆肥高温期，,BOD5,降,低很快。,用机械化设备生产的堆肥产品,其,BOD,5,一般为,20,40g/kg,。,化学指标,Chemical indexes,有机质变化指标,Organic compounds indexes,（,3,）化学耗氧量（,COD,）,COD,的变化主要发生在热降解阶段，在随后的阶段趋于平稳。,当堆料的,COD,小于,700mg/g,干堆肥时达到腐熟。,（,4,）易降解有机质（,Degradable organic compounds,）,淀粉和糖类是易降解有机物，很容易被微生物利用。如果堆肥物质达到了稳定状态，就不应再含有淀粉和糖类。,提出可用碘法来测定堆肥中的淀粉，以淀粉消失判定堆肥腐熟,.,化学指标,Chemical indexes,有机质变化指标,Organic compounds indexes,（,5,）类脂物（,Lipoid,）,分别采用乙醚,(DEE),和氯仿,(CHCl,3,),萃取堆肥中的类脂物。,DEE,萃取的类脂是易于降解的低分子量直链和支链烷烃、链烯酸和链烷酸等,;,CHCl,3,萃取的类脂是不易降解的高分子链烷化合物及少量酚类和芳香类化合物。,CHCl,3,-,脂,/(CHCl,3,-,脂,+DEE-,脂,)0.25,DEE-,脂,/CHCl,3,-,脂,2.50,时,可作为判断堆肥腐熟的指标。,化学指标,Chemical indexes,有机质变化指标,Organic compounds indexes,化学指标,Chemical indexes,氮成分变化指标,Nitrogen indexes,堆肥过程伴随着明显的硝化过程，含氮成分发生降解产生氨气。释放的氨气或被微生物同化吸收，或由固氮微生物氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，或是逸入大气,(,氮损失,),。,堆肥过程中，铵,态氮（,NH,4,-N,）的减少和硝酸盐氮（,NO,3,-N,）的增加,可作为堆肥腐熟的指标。,造纸工业污水污泥堆肥：堆料中的氨氮占总氮的比率从初始时的,3.9%,下降至,0.6%,，硝酸盐氮从,0.3%,上升到,0.6%,。,化学指标,Chemical indexes,腐殖质物质变化,Humus,indexs,（,1,）阳离子交换容量,(CEC),CEC,值一般随腐殖化过程的进行而逐渐增加。,CEC,值高于,60cmol/kg,有机质,(,以灰分计,),且,C/N(,水相,),值小于,6,时,可认为堆肥已腐熟。,化学指标,Chemical indexes,腐殖质物质变化,Humus,indexs,（,2,）腐殖化参数,(,Humification,parameters),堆肥中的腐植质划分为：腐殖质,HS(humic,substance),、腐殖酸,HA(humic,acid),、富里酸,FA(fulvic,acid),、富里部分,FF(fulvic,fraction),及非腐殖质成分,NHF(nonhumic,fraction),。,HS,：从,377,提高到,710g/kg,有机质；,HA,：从,184,增加到,457g/kg,有机质；,NHF,从,107,上升,170g/kg,有机质；,FA,基本保持不变，维持在,80,100g/kg,有机质。,腐殖化指数,HI(,humification,index,，,HI=NHF/(HA+FA),：,从初始时的,0.49,经过,140,天下降到,0.29,腐殖化率,HR1(humification Ratio1,HR1=HA/FF),：从,1.0,上升到,1.8,，,腐殖化率,HR2(humification Ratio2,HR2=HA/FA),：从,2.1,提高到,5.0,。,化学指标,Chemical indexes,腐殖质物质变化,Humus,indexs,（,2,）腐殖化参数,(,Humification,parameters),农肥、污泥、酒厂废渣等纤维素类堆料进行堆肥试验,:,提出腐熟堆肥腐殖化参数的最小值分别为,HA/FA=1.00,HR2=7.00,，,HI=3.50,有机物质的稳定化指数,SI(Stability index):SI=CH2/CH1,。,式中,:CH1,、,CH2,分别表示极性溶剂和非极性溶剂萃取液中腐殖酸碳含量。,认为当,SI,大于,0.6,和,0.8,时堆肥分别达到稳定,(stability),和腐熟,(maturity),。,化学指标,Chemical indexes,腐殖质物质变化,Humus,indexs,（,2,）腐殖化参数,(,Humification,parameters),有机质发展指数,OMEI(Organic Matter Evolution Index),OMEI,的计算公式为,:OMEI=1/(1+(CIM/CH2),。,式中,:CIM=CH1-CH2,，表示可降解有机质。,认为腐熟的堆肥,OMEI,趋向于,1,。,化学指标,Chemical indexes,腐殖质物质变化,Humus,indexs,（,2,）腐殖化参数,(,Humification,parameters),化学指标,Chemical indexes,碳氮比的变化指标,C/N indexes,理论上,C/N,值在腐熟的堆肥产品中象腐殖质一样约为,10,，但也有一些研究者认为腐熟的堆肥理论上讲应趋于微生物菌体的,C/N,，即为,16,左右。,堆肥过程，,C/N,一般从最初的,30,：,1,降低到,15,20,：,1,。,采用,:T=(,终点,C/N)/(,初始,C/N),，评价腐熟度。,认为当,T,值小于,0.6,时堆肥达到腐熟。,腐熟的堆肥,T,值应在,0.53,0.72,或,0.49,0.59,。,Cs/Ns(,固相中全碳与全氮之比,),化学指标,Chemical indexes,碳氮比的变化指标,C/N indexes,(2),Co(w)/No(w,)(,水溶态有机碳与水溶态有机氮之比,),水溶性有机碳,/,有机氮在,5,6,时可认为堆肥已经腐熟。,Org-N/Total-N=1/5.88(Org-C/Total-N),化学指标,Chemical indexes,生物降解指数,BI,（,Biodegradability Index,）,BI=3.166+0.039 CO+0.832 CS-0.1011d,CS:,在热水中可溶性碳水化合物的含量；,CO:,总有机碳,腐熟堆肥的,BI,值必须小于,2.4,BI,值高于,2.7,一定为未腐熟的堆肥。,生物学指标,Biological indexes,发芽试验,（,Germination,）,发芽指数,GI,大于,50%,时可认为堆肥腐熟。,考虑到堆肥腐熟度的实用意义，植物生长试验应是评价堆肥腐熟度的最终和最具说服力的方法。许多植物种子在堆肥原料和未腐熟堆肥萃取液中生长受到抑制，而在腐熟的堆肥中生长得到促进，以种子发芽和根长度计算发芽指数,GI(germination index),评价植物毒性。,GI,（,%,）,=,（堆肥处理的种子发芽指率,种子根长）,/,（对照的种子发芽指率,种子根长）,100,生物学指标,Biological indexes,呼吸速率,（,Respiration rate,）,腐熟堆肥中含有的微生物处于休眠状态，此时，腐殖化物质的生化降解速率及二氧化碳产生和氧气消耗都较慢。如果堆肥中仍存在大量的易降解性物质，其二氧化碳和氧气的产生、消耗就会较高。因此，对于好氧堆肥来说，微生物耗氧速率变化反映了堆肥过程中微生物活性的变化。,采用溶解氧,(DO),测定仪测定堆肥过程中氧气的浓度变化，发现不同堆肥时期的氧浓度变化差别显著，是快速、简单和便宜的在线监测方法，便于工艺控制。,生物学指标,Biological indexes,呼吸速率,（,Respiration rate,）,对城市生活垃圾,(Muni
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