不同种类生物质炭输入对垃圾堆肥过程NH3释放及微生态的影响研究
摘要：堆肥是生活垃圾资源化发展最有前景的发展方向，好氧堆肥较厌氧堆肥降解更彻底、污染更小、效果更好。但在实际操作过程中，若通风率过低、含水率过高则会进行厌氧发酵，产生氮/硫化合物、挥发性脂肪酸、芳香族化合物、醛/酮/醇、萜类物质和其它挥发性有机物 [1-5] 。其中NH3是堆肥恶臭的重要组成部分，在环境中产生巨大危害。
关键词：生物炭； 生活垃圾； NH3；生态影响；堆肥
一、文献综述
1.堆肥的发展背景
随着农村产业结构的调整，蔬菜作物的种植在农业中所占比重越来越大[6]，同时也产生了大量的蔬菜废弃物[7]。这些废弃物随意堆置于田间地头、街道和公路两旁，不仅会造成资源的巨大浪费，而且在其腐烂变质过程中会产生恶臭和大量的蝇、蚊、虫等，严重污染大气、水和土壤资源，还直接影响到人类的健康[8]。如何处理这些蔬菜废弃物，已成为制约蔬菜产业发展的一个重要因素。
高温好氧堆肥被认为是一种固体废物资源化、无害化、减量化的有效手段，可以促使有机废物稳定，并在高温发酵时杀死病原菌，堆肥产品无公害，且富含有机质和植物生长所必需的矿质元素，可以用作有机肥和土壤改良剂，具有一定的经济效益、社会效益和生态效益[9]。但好氧堆肥氮素损失量大，可达 50%~80%[10]，不仅会污染环境、危害人体健康，还会降低堆肥产品的氮素营养品质[11]。
堆肥过程中氮素损失途径主要有氨气挥发、反硝化以及淋溶损失[12]。生物质炭是生物质原料经高温裂解而形成的黑色固体，是一种难溶、稳定、高度芳香化、富含碳素的黑色蓬松状固态物质[13]，具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积[14]。添加生物质炭，一方面能够吸附堆肥过程中产生的氨气和铵态氮，另一方面生物质炭能够促进微生物的活动，提高繁殖率以及种群数量，在堆肥过程中能够通过生物氧化作用提高表面酸性基团，特别是羧基团，与铵态氮结合从而减少氮素以氨气的形式挥发，降低氮素损失[15]。本文研究添加不同比例的生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理的影响，旨在为蔬菜废弃物堆肥化处理过程中减少氮素损失提供技术支持。
其中NH3是堆肥恶臭的重要组成部分，在环境中产生巨大危害。NH3，无色气体，有强烈的刺激气味。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化。也易被固化成雪状固体。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。可由氮和氢直接合成而制得，能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡[16]。
