1、毕业论文文献综述环境工程好氧堆肥过程中N素变化规律摘要近年来好氧堆肥日趋成为实现厨余垃圾、禽畜粪便、污泥等无害化、减量化、资源化的重要的环境友好型手段。而N素作为主要营养因子及肥料还田后植物生长必不可少的元素，在堆肥过程中显得尤为重要。因此，本文论述了N素在堆肥过程中的迁移转化，并总结N素损失的主要因素。关键词有机废物；好氧堆肥；氮素；迁移转化；影响因素1前言随着工农业生产的快速发展，人们消费水平的不断提高，有机废弃物的产生量逐年增大，大量有机废物的存在不仅是对资源的浪费，同时对环境构成现存的以及潜在的更加严重的威胁。固体有机废物当中含有大量易分解的有机物质，对其进行堆肥化处理是完全可行的1。
2、所谓堆肥，其原理是在适当的温度、湿度和PH条件下，通过微生物的作用，使有机物质分解并放出能量产生高温，杀死其中的病原菌和杂草种子，同时使有害物质减少或消失，并使有机物达到稳定化的过程12。结果形成一种类似腐殖质土壤物质，可作为肥料和土壤改良剂使用1。氮素是固体废物好氧堆肥中非常重要的营养元素，也是影响有机废物堆肥进程、效果和堆肥质量的重要因素3。然而，在堆肥过程中，氮的损失是相当可观的，不仅降低其农用价值，还会产生恶臭、酸雨等新的环境问题4。堆肥过程中的温室气体（NH3、CO2、CH4）排放问题引起了越来越高的关注5。因此，研究堆肥化过程中氮素的迁移转化、损失极其控制方法是特别重要的。2氮的迁
3、移转化21氮迁移转化的主要方式211氨化有机氮化物在微生物的分解作用下释放出氨的过程，称为氨化作用1。212硝化把NH3或NH4氧化成NO3的过程称为硝化作用。硝化作用分为两个阶段，第一阶段是由亚硝化细菌将NH4氧化成NO2；第二阶段是由硝化细菌的作用把NO2氧化成NO31。213反硝化在厌氧条件下，微生物还原NO3为NO2、NH4、NO、NO2、N2O、N2等的过程称为反硝化作用1。214氮的生物固定从无机氮化合物到有机氮化合物的转变称为氮的生物固定1。215氮的排放氮以气态含氮化合物（NH3、N2、N2O、NO、NO2）和含氮化合物的淋洗作用向外界排放。22堆肥过程中各种形式的氮的变化22
4、1全氮含量的变化从堆肥的总体过程来看，全氮含量呈现降低的趋势34，610。主要是因为有机氮矿化、氨化并在一定湿度、高温作用下以氨气形式散失。但由于堆肥原料及条件的不同，也存在全氮在堆肥前后期含量变化不大甚至上升的趋势，如在堆肥后期固氮菌的固氮作用就有助于全氮的提高5,11。222氨氮含量的变化氨氮在堆肥过程中其含量的变化较为明显，一般呈现先上升后下降的趋势4,11。堆肥初期有机氮矿化分解及在氨化作用下生成NH3，而此时堆料含水率处于较高水平，故以NH4N形式累积。随着温度及PH的变化，NH4N因NH3挥发以及在高温过后向NO3N转化而逐渐减少8,11。223硝态氮含量的变化堆肥初期，NO3N含
5、量一直处于较低水平，但在高温（大约40，高于此温度，硝化作用将受到严重抑制，因硝化细菌是嗜温菌，对温度尤其敏感9）过后，其含量迅速增加4,12。由于前期硝化细菌的生长条件受到高温、高PH值和高浓度NH3的强烈抑制，致使硝态氮几乎没有产出，到堆肥降温腐熟阶段，温度，PH和NH3浓度降低，硝化细菌大量繁殖，硝化作用顺利进行12。另外，NO3N浓度还受到硝化与反硝化速率之差的影响，在好氧环境下，消化作用占绝对优势，反之，反硝化作用占优势,NO3N向NO2N转变9。224有机氮含量的变化有机氮分为氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知部分氮和非酸解态氮等组分13。225氨基酸态氮含量变化氨基酸态氮含量在堆肥
6、过程中先降低，而后增加，主要表现为在堆肥高温期大幅度降低，在稳定期增加6,1415。226氨基糖态氮含量变化氨基糖态氮的变化与微生物量的变化有密切关系，因大多数氨基糖态氮都是构成微生物体的重要成分。随着微生物量的逐渐增加，氨基糖态氮含量逐渐增加，在堆肥的降温阶段，随着微生物的逐渐死亡、分解，氨基糖态氮含量明显降低，而在发酵的腐熟阶段，氨基糖态氮的含量趋于平稳6。227酸解未知部分氮和非酸解态氮酸水解态氮（TOTALHYDROLYSABLEN,THN）包括酰胺态氮，氨基酸态氮，己糖胺态氮和酸解未鉴别态氮16。酸解未知氮部分可能包括核酸及其衍生物、磷脂、维生素及其它衍生物，其含量在堆肥过程中大致呈
7、先下降后上升的趋势6。一般认为，非酸解性氮（UNHYDROLSABLENITROGEN,UN）以杂环态存在，和杂环或芳香环键结合在一起，现已肯定这部分氮主要存在于缩合程度较高的腐殖质结合成分中，在堆肥过程中，UN转化为形态相对简单的氮素物质2。3氮损失的主要途径在厨余垃圾、禽畜粪便、污泥等有机废物堆肥过程中，氮素都有一定的损失，这主要是由于有机氮的矿化、持续性氮的挥发、硝态氮的反硝化和滤液中氮素的淋溶流失，其中以氮的挥发损失，而且绝大部分的氮损失是由氨挥发所致的3，1718，其余部分的氮损失应是由N2和NO2的形式挥发掉的3。4影响NH3挥发的主要因素起始堆体的碳氮干质量比是影响堆肥过程中氨挥
8、发的一个关键因素17，22，不同C/N直接影响堆体的PH，而PH又直接影响着堆体中NH4与NH3的比例。研究表明，C/N越低，氮素损失越大19。堆体温度亦是影响堆肥过程中氨气释放的一个重要因素，堆体结构、通风方式与氨气的释放也有很大的关系20。5结论与展望综上所述，好氧堆肥技术在厨余、污泥、畜禽粪便等有机固废处理中的应用已相当广泛，而且对环境保护及农业生产起着切实有效的贡献21。各填料在堆肥过程中N素转变形式大致相近，氮损失主要以NH3挥发为主。本次论文将以水葫芦作为调理剂研究厨余垃圾在太阳能高温好氧堆肥过程中N素变化及种子发芽率影响研究，这是切实可行并具有现实意义的。本次研究所用装置是自行设
9、计并优化完成的，利用太阳能产热为堆肥提供外界能源，延长了堆肥过程中的高温阶段，国内外关于借助外界能源对堆肥进程的影响研究还少见报道，因此我们有理由相信本次研究将具有历史意义，而对于该装置中堆料的N素变化也是尤其瞩目。参考文献1单德鑫，李淑芹，许景钢，等固体有机废物堆肥过程中氮的转化J东北农业大学学报，2007，38（2）2652692鲍艳宇，周启星，颜丽，等不同禽畜粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化J环境科学学报，2008，28（5）9309363杨延梅，张相锋，杨志峰，等厨余好氧堆肥中的氮素转化与氮素损失研究J环境科学与技术，2006，29（12）54564贺亮，赵秀兰，李承碑不同填料对城市
10、污泥堆肥过程中氮素转化的影响J西南师范大学学报（自然科学版），2007,32（2）54585秦莉，沈玉君，李国学，等不同CN比堆肥碳素物质变化规律研究J农业环境科学学报，2010,29（7）138813936单德鑫，许景钢，李淑芹，等牛粪堆肥过程中有机态氮的动态变化J中国土壤与肥料，2008，40437邓文祥，海梅荣，蒋春和，等不同比例玫瑰废弃物与小桐子油枯对高温堆肥过程中氮素变化的影响J云南农业大学学报，2010，25（3）4144188杨延梅，席北斗，刘鸿亮，等餐厨垃圾堆肥理化特性变化规律研究J环境科学研究，2007，20（2）72779袁守军，牟艳艳，郑正，等城市污水厂污泥高温好氧堆肥氮
11、素转变行为研究J环境污染治理技术与设备，2004，5（10）475010贺琪，李国学，张亚宁，等高温堆肥过程中的氮素损失极其变化规律J农业环境科学学报，2005，24（1）16917311杨国义，夏钟文，李芳柏，等不同通风方式对猪粪高温堆肥氮素和碳素变化的影响J农业环境科学学报，2003，22（4）46346712郑瑞生，肖本土，李延,堆肥化过程中氮素转化和NH3挥发研究J泉州师范学院学报（自然科学），2007，25（2）12212513马丽红，黄懿梅，李学章，等牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系J农业环境科学学报，2009，28（12）2674267914玛丽红，黄懿梅，
12、李学章，等两种添加剂对牛粪堆肥中氮转化及相关微生物的影响J干旱地区农业研究，2010，28（1）768215魏自民，王世平，魏丹，等生活垃圾堆肥过程中有机态氮形态的动态变化J植物营养与肥料学报，2005，11（2）19419816鲍艳宇，周启星，颜丽，等鸡粪堆肥过程中各种氮化合物的变化及腐熟度评价指标J农业环境科学学报，2007，26（4）1532153717李帆，朱宏斌，郭熙盛，等畜禽粪便高温堆肥过程中氨挥发的机理及控制J安徽农业科学，2008,36（25）109961099718林云琴，周少奇，李端造纸污泥交替好氧厌氧堆肥中氮素的形态转变研究J环境卫生工程，2007,15（3）1419郑瑞
13、生，封辉，戴聪杰，等碳氮比对堆肥过程总NH3挥发和腐熟度的影响J环境污染与防治，2009,31（9）596320郑国砥，高定，陈同斌，等污泥堆肥过程中氮素损失和氨气释放的动态与调控J中国给水排水，2009,25（11）12112421JDOUBLET,CFRANCOU,MPOITRENAUD,ETALINFLUENCEOFBULKINGAGENTSONORGANICMATTEREVOLUTIONDURINGSEWAGESLUDGECOMPOSTINGCONSEQUENCESONCOMPOSTORGANICMATTERSTABILITYANDNAVAILABILITYJBIORESOURCETECHNOLOGY,20108,AVAILABLEONLINE11022MARIALUZCAYUELA,CLAUDIOMONDINI,HERIBERTINSAM,ETALPLANTANDANIMALWASTESCOMPOSTINGEFFECTSOFTHENSOURCEONPROCESSPERFORMANCEJBIORESOURCETECHNOLOGY,20096,1001230973106
