中药渣与城市污泥好氧共堆肥的效能

2.5 不同堆体DOM的光谱特征变化情况

堆肥过程中DOM的变化被认为是能灵敏反映堆肥腐熟状况的重要指标，与堆肥的固相组分相比更具代表性，因此本实验采用紫外-可见光谱共堆肥过程中DOM的光谱特征进行了分析，而由前面的实验结果可知，1号瓶的整体堆肥效果最佳，因此将1号瓶中的堆体与对照组进行了分析，结果如图  5所示.

SUVA254是研究天然有机质的重要特征参数，其大小可间接表征有机质的芳香性程度，SUVA254越高，有机质芳香度越高.由图  5可知，对照组和添加中药渣的实验组随堆肥时间进行，其SUVA254值不断增加，在第5 d、 15 d以及第25 d，对照度的SUVA254分别为0.172、  0.362和0.543，而添加中药渣的SUVA254分别为0.217、  0.575和0.768，表明随着堆肥的进行，污泥堆肥的腐熟度不断增加，芳香性结构不断增多;同时投加中药渣的堆体高于对照组的SUVA254值，说明了添加中药渣的外源有机质炭有利于提高城市污泥堆肥的腐熟度.而DOM在280  nm摩尔吸光系数(SUVA280nm)与相对分子质量存在显著正相关[14].实验组和对照组的SUVA280和SUVA254的变化趋势一致，反映了不同处理堆肥过程中DOM芳香性增强可能与大分子物质的增加有关[14].并且随着堆肥过程的进行，紫外可见光谱出现了蓝移，这同样表明，DOM中的共轭结构与芳香结构增多，腐殖质程度得到提高.

为了更全面地分析DOM，本实验采用荧光分析仪对对照组与1号瓶堆体第10 d的DOM三维荧光光谱特征进行了分析，如图  6所示.在不同堆体中均出现了可见光区类腐殖酸峰A(Ex/Em=310~360 nm/400~450 nm)，紫外光区类腐殖酸峰B(Ex/Em=250~280  nm/420~450 nm)，类蛋白荧光峰C(Ex/Em=250~280 nm/320~380 nm)及简单芳香蛋白荧光峰D(Ex/Em=220~250  nm/300~380 nm)[14,  21]，添加中药渣的堆体，其类腐殖酸峰更强，表明堆肥腐殖化程度更好，添加外源有机质有利于提高堆肥的腐殖化程度.有研究认为BIX在0.6~0.7之间时，DOM主要为陆源输入，外源输入特征明显，而本研究中BIX分别为0.73和0.80，证明了堆肥过程中DOM主要来源为自生源.  FI是评价DOM来源的依据： FI <  1.4来源于陆地输入，FI>1.4时来自于微生物分解，对照组和处理组FI为1.57和1.53，表明微生物对有机物的降解也是堆肥形成的主要原因.

2.6 不同堆体微生物群落的情况

通过PLFA技术可获得生态环境中微生物群落在数量与结构方面的信息，具有较高的准确性、稳定性与敏感性，因此被应用于堆肥样品、土壤以及污泥等的微生物群落研究[22].  PLFA技术在对技术与仪器条件要求相对较低的情况下，可以确定土壤、污泥中微生物的生物量分布;更重要的是，从PLFA的组分中还可以得到较完整的“存活”微生物群落在数量与结构方面的信息[22,  23]，因此，本研究利用PLFA对第25 d对照组与1号瓶进行了分析，结果如图 7所示.

由图 7可知，在对照组与1号瓶中，均是细菌占主要地位，Gram Positive(革兰氏阳性菌)所占比例分别为67.9%和47.9%，而Gram  Negative(革兰氏阴性菌)所占比例分别为24.9%和40.2%.投加中药渣后，AM  Fungi(AM真菌)的比例由原来的0.49%增加到1.58%，Fungi(真菌)的比例由原来的0.31%增加到1.68%，由于真菌对堆体中的纤维素、半纤维素有着很好的降解作用，其菌丝具有机械穿插的作用，从而可促进难降解的有机物的降解;同时Actinomycetes(放线菌)的比例由原来的2.30%增加到2.86%，放线性菌对木质素的降解有着非常好的作用[24,  25]，可见，加入中药渣对污泥堆肥结束时，堆体中的微生物种群变化有较大影响，从而也影响了蛋白酶活性及氨挥发情况.

3 结论

(1)以中药渣作为外加碳源与城市污泥进行共堆肥时，质量配比为60 g中药渣与300  g污泥，在堆肥过程初始投加，会使污泥堆肥的进程加快，同时堆体的氨氮挥发累积量减少35.9%，提高了堆肥的肥效.

(2)投加中药渣后，堆体DOM中的共轭结构与芳香结构增多，且EEM光谱中类腐殖酸峰更强，有利于提高城市污泥堆肥的腐熟度.

(3)添加中药渣对污泥堆肥中微生物种群变化有一定的影响，特别是Fungi与Actinomycetes的比例与单独的污泥堆肥相比有所增加.(来源与作者：广西师范大学环境与资源学院  宿程远、郑鹏、阮祁华、覃菁菁、卢宇翔、李俊兵)

延伸阅读：

北京小红门热水解消化污泥处理项目运行效果