堆肥科学与技术-第六章.ppt

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1、第六章 堆肥腐熟度的判断 Compost Its Recycling Naturally 第一节、 堆肥的腐熟度与稳定性 一 、 有机固体废弃物的堆肥腐熟度 堆肥化过程是基于易氧化有机质的部分氧化 ， 从而获得较 稳定的腐殖质和有机质 。 在有效的农业生产中堆肥最终产 物的稳定和腐熟是至关重要的 。 依据经验来看 ， 高质量的 ， 腐熟的堆肥标准是很好识别的 ， 它包括以下特性： 堆积密 度低 ， 持水量高 ， pH呈碱性 ， 有机质含量高 。 迄今为止还缺少一个统一的标准去鉴定堆肥的腐熟程度 。 显然这种半稳定的土壤改良添加剂还没有发挥出其最大的 生物学效应和市场的开发潜质 。 二、腐熟度与

2、稳定性 堆肥腐熟度 （ Maturity） 就是堆肥的腐熟程度 ， 即 堆肥中的有机质经过矿化 、 腐殖化过程最后达到 稳定的程度 。 它是国际上公认的衡量堆肥反应进行程度的一个 概念性参数 。 堆肥腐熟度作为衡量堆肥产品的质 量指标很早就被提出来 ， 它的基本含义是： （ 一 ） 堆料中的有机物质通过微生物的活 动 ， 最终达到稳定化 、 无害化 ， 即不对环 境产生不良影响 。 （ 二 ） 堆肥产品的使用不影响作物的成长 和土壤耕作能力 。 腐熟度侧重于堆肥施用对植物生长的影响 ， 受堆肥物料 ， 堆肥条件等诸多因素的影响 ， 其评价指标多种多样 。 Frost（ 1992） 把腐 熟度看

3、做是一个非常主观的术语 。 堆肥稳定性 （ Stability） 是反映有机质降解的一种状态 ， 是一个反映堆肥生物活性的函数 。 稳定性侧重于堆肥施用 对周围环境的影响 ， 根据微生物的活动 （ 如微生物呼吸和 能量释放 ） 来判断堆肥的稳定性 。 堆肥稳定性主要从堆肥 的温度 、 颜色 、 CO2的释放速率 、 O2的消耗速率 、 NO3-N 含量变化及病原菌数量变化等方面加以评价 。 值得注意的是 ， 稳定化概念包含有不同的内容 。 例如 ， 可 以将生物固体的稳定化仅限于病原微生物的减少 ， 或生物 固体的臭味及挥发性固体的降低 现有的大多测试可划分为腐熟度测试和稳定性测 试 。 腐熟

4、度测试包括植物的生长情况 ， 稳定性测 试包括臭味浓度和微生物呼吸强度等 。 有学者认为稳定的堆肥不一定是完全腐熟的 ， 其 仍然能够对供试植物产生抑制性物质或毒素 。 Simple tests for finished compost Bag test: sealing compost in a plastic bag for several days should produce no foul odor Germination test: will seeds germinate in the compost? (good test to use if compost will be p

5、art of a potting mix) 堆肥的稳定性和腐熟度都是衡量堆肥产品 质量的尺度 ， 其评价对于农用安全有着重 要意义 。 到目前为止 ， 还没有一种真正可 靠 、 有效的方法来衡量堆肥腐熟的相对稳 定程度 。 堆肥稳定性和腐熟度界定的模糊性和不确定 性部分原因可归结为： （ a） 堆肥系统应用的微生物菌群的多样性； （ b） 有机物质的异构性和不可预知的特性； （ c） 其应用领域和产物的多样性； （ d） 新近复杂堆肥工艺技术的应用 。 第二节 堆肥腐熟度的判定 一 、 腐熟度判断参数 关于堆肥腐熟度的参数及评价指标已有大量的研 究工作报道 ， 并提出了许多评价的方法 。 表

6、9-1列出了主要的指标和相关标准 ; 表 9-2列出了一些学者的研究和他们各自的测试标 准 。 主要的指标和相关标准 堆肥的稳定性和相关参考文献 堆肥腐熟度的判定指标 可以划分为三大类包括： 物理学指标 化学指标（包括腐殖质） 生物学指标 物理学指标 物理学指标通常指的是通过堆肥的表观特征及一 些物理学方法来确定堆肥的腐熟程度 。 主要包括 堆肥的温度 、 颜色 、 气味以及是否不再滋生蚊蝇 等特征 。 但是这种方法只能初步断定堆肥的腐熟 度 ， 并不能进行定量的分析 ， 因此只能作为堆肥 腐熟度的一项辅助指标 。 堆肥 腐熟度 评价的 物理学 指标 指 标 （ 1） 腐熟堆肥特征值 特 点

7、与 局 限 温度 接近环境温度 易于检测；不同堆肥 系统的温度变化差别 显著 ， 堆体各区域的 温度分布不均衡 ， 限 制了温度作为腐熟度 定量指标的应用 。 堆肥过程中堆体温度变化主要经历升温期 、 持续 高温期 、 降温期 ， 稳定期四个阶段 。 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 。 由于堆体为非均相体系 ， 其各个区域的温 度分布不均衡 ， 限制了温度作为腐熟度定量指标 的应用 ， 但是堆肥温度可以在一定程度上反应堆 肥的进程 ， 因此仍不失为堆肥腐熟度的一个重要 的辅助性评价指标 。 堆肥 腐熟度 评价的 物理学

8、指标 指 标 （ 2） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 气味 堆肥产品具有土壤气味 根据气味可直观性地判 定堆肥是否腐熟 ， 难以 定量 通常堆肥的原料都具有令人不快的气味 ， 而在堆肥运行过 程中这些气味会慢慢消失 。 腐熟堆肥带有湿润的泥土气味 , 是由土臭味素和 2-甲基异冰片两种物质引起 ， 它们是真菌 和放线菌的副产物 。 气体的量化指标的建立最好指标就是气体单元 （ OU） ， 一个可供参考的检测气味办法是气味极限值法 （ OTV） ， 即浓缩 50%的气体能检测出气味 。 堆肥 腐熟度 评价的 物理学 指标 指 标 （ 3） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 色度 黑褐色或

9、黑色 堆肥的色度受原料成分 的影响 ， 较难建立一的 色度标准以判别各种堆 肥的腐熟程度 。 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 。 Sugahara等提出一种简单的技术用于检测 堆肥产品的色度 ， 并回归出一关系式： 他们认为 Y值为 1113的堆肥产品是腐熟的 。 使用这 种方法时要注意取样的代表性 。 不过 ， 堆肥的色度显 然受其原料成分的影响 ， 很难建立统一的色度标准以 判别各种堆肥的腐熟程度 。 堆肥 腐熟度 评价的 物理学 指标 指 标 （ 4） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 色度光学特性 E665nm 0.008 堆肥的丙酮萃取物在 665nm

10、的吸光度随堆肥 的时间呈下降趋势；该 研究只是初步的试验 。 堆肥腐殖酸在波长 465 nm和 665 nm处具有特征性 吸收峰值 ， 465 nm和 665 nm的吸光度比值 ， 称为 E4/E6比 。 该比值与腐殖酸分子的数量无关而与腐 殖酸分子大小或缩合度有直接关系 ， 通常随腐殖 酸分子量的增加或缩合度增大而减小 ， 因此 E4/E6 比可作为堆肥腐殖化程度的重要指标 。 堆肥 腐熟度 评价的 物理学 指标 指 标 （ 5） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 残余浊度和水电导率 堆肥 714d的产品在改 进土壤残余浊度和水电 导率方面具有最适宜的 影响；需与植物毒性试 验和化学指标结

11、合进行 研究 。 电导率反映了堆肥浸提液中的离子总浓度 ， 即可溶性盐的 含量 。 堆肥中的可溶性盐是对作物产生毒害作用的重要因 素之一 ， 主要是由有机酸盐类和无机盐等组成 。 水溶性盐的浓度随着堆肥的腐熟程度发展而不断增加 ， 在 好氧性堆肥的高温阶段又迅速降低 。 降温过程中 ， 由于硝 化细菌重新活化 ， 水提取物导电率 （ 指可溶性盐离子浓度 ， 包括硝酸盐 ， 钙盐 ， 镁盐 ） 迅速增加 。 化学指标（包括腐殖质） 温度 、 气味和颜色等参数难于定量表征堆 肥过程中堆料成分的变化 ， 也就不易定量 说明堆肥的腐熟程度 。 所以 ， 常通过分析 堆肥过程中堆料的化学成分或性质的变化

12、 来评价堆肥腐熟度 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 1） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 挥发性固体 （ VS） VS降解 38%以上 ， 产品 中 VS 65% 易于检测；原料中 VS变 化范围较广且含有难于 生物降解的部分 ， VS指 标的应用难以具有普遍 的意义 。 堆肥化过程中存在物质的缓慢转化的过程 -由开始的易分 解或易挥发的有机物质过渡到不易分解 、 更加稳定的形态 ， 通过测定固体堆肥物质 （ 指可挥发的固体物质 ） 和堆肥材 料产生的提取物 （ 指可溶性挥发性的固体物质 ） 过程中挥 发性固体物质的减少 ， 可以衡量堆肥化的程度 。 在适宜的条件下 ，

13、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 ， 使堆体温度升高 ， 随着挥 发性固体含量的减少 ， 堆体温度降低 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 2） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 淀粉 堆肥产品中不含淀粉 易于检测；不含淀粉是 堆肥腐熟的必要条件而 非充分条件 。 在堆肥过程中 ， 最易降解的有机质可能被微生物 用作能源而最终消失 ， 所以一些研究者认为它们 是最有用的参数 。 堆肥原料中一般含有 3类碳水化 合物 ， 即：糖 、 淀粉和纤维素 。 在堆肥过程中 ， 糖首先消失 ， 接着是淀粉 ， 最后才是纤维素 。 淀 粉和可溶性糖是堆肥

14、原料中典型的易降解有机质 ， 易被微生物利用 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 3） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 5日生化需氧量 （ BOD5） 2040g/kg BOD5反应的是堆肥过程中 可被微生物利用的有机物 的量；对于不同原料的指 标无法统一；且测定方法 复杂 、 费时 。 有试验证明 ， 当每千克固体物料中生化需氧量少于 5055g/kg时 ， 堆肥温度达不到 60 。 在最初的堆肥高温 期 ， 生化需氧量降低很快 。 堆料的不同理化特性对于生化需氧量的影响很大 。 有些固 体废物原始值就较低 ， 使得这一参数与上述的挥发性固体 相类似 ， 对于不同原料的指标

15、无法统一 ， 而且对于生化需 氧量的测定 ， 方法复杂 、 费时 ， 不能及时反馈产品的结果 ， 从而影响对操作过程的控制 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 4） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 pH值 8 9 测定较简单； pH值受堆 肥原料和条件的影响 ， 只能最为堆肥腐熟的一 个必要条件 。 许多研究者提出 ， pH值可以作为评价堆肥腐熟程 度的一个指标 。 堆肥物料或发酵初期 ， pH值为弱 酸到中性 ， 一般为 6.57.5。 腐熟的堆肥一般呈弱 碱性 ， pH值在 89左右 。 但是 pH值亦受堆肥物料 和条件的影响 ， 只能作为堆肥腐熟的一个必要条 件 ， 而

16、不是充分条件 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 5） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 水溶性碳 （ WSC） WSC 6.5g/kg 水溶性成分才能被微生 物所利用； WSC指标的 测定尚无统一的标准 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 6） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 WSC/ WSN WSC/ WSN趋于 56 一些原料 （ 如污泥 ） 初 始的 WSC/WSN 6 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 7） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 C/N比 1520： 1 腐熟堆肥的 C/N比趋向于 微生物菌体的 C/N比 ， 即 16左

17、右；某些原料初始 的 C/N比不足 16， 难以作 为广泛的参数使用 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 8） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 WSC/ON WSC/ON 2 WSC含量较少 ， 测定结 果的准确性较差 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 9） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 NH4+-N NH4+-N 0.4g/kg NH4+-N的变化趋势组主 要取决与温度 、 pH值 、 堆肥材料中氨化细菌的 活性 、 通风条件和氮源 条件的影响 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 10） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 NH4+-N

18、/（ NO2-+NO3-） NH4+-N/（ NO2-+NO3-） 3 堆肥过程中伴随着明显的硝 化反应过程 ， 测定快速简单； 硝态氮和铵态氮含量受堆肥 原料和堆肥工艺影响 。 研究发现 ， 随堆肥进程的发展硝酸盐表现 出一定的变化趋势 ， 辅以其他参数 ， NO3- 可以作为评价堆肥腐熟度的简单而有力的 参数之一 。 因为不同物料的总 N及 NH3-N的 含量存在一定的差异 ， 很难用其绝对值来 描述堆肥的腐熟程度 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 11） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 阳离子交量 （ CEC） CEC是反应堆肥吸附阳 离子的能力和数量的重 要容量指标

19、；不同堆料 之间 CEC变化范围太大 。 研究发现 ， 在不同初始物料的好氧堆肥过程中 ， 阳离子交换量都会随着堆肥腐殖化过程的发展而 逐渐增加 。 腐殖质 （ 腐殖酸 ） 中阳离子交换量的 增加同样遵循这样的规律 。 通过研究不同堆肥原料的堆肥过程发现 ， 由于堆 肥原料的不同 ， 腐熟堆肥的阳离子交换量值变化 范围很大 。 由此可见 CEC的适用性还有待进一步 研究 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 12） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 CEC/TOC CEC/TOC 1.9（ CEC 60） CEC/TOC代表堆肥的腐殖 化程度； CEC/TOC显著受 堆肥和堆肥过

20、程的影响 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 13） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 腐殖化参数 （ HI） HI 3 应用各种腐殖化参数可评 价有机废物堆肥的稳定性； 堆肥过程中 ， 新的腐殖质 形成时 ， 已有的腐殖质可 能会发生矿化 。 腐殖质物质 （ 总腐殖酸碳 ， CHS；胡敏酸碳 ， CHA；富里酸碳 ， CFA；胡敏素碳 ， CNFA； ） 等参数相继被提出 。 进一步的研究发现 ， 未腐熟的堆肥中还有高水平 的富里酸以及低水平的胡敏酸 ， 随着物料的降解 腐熟富里酸含量降低或不变 ， 但产生大量的胡敏 酸 ， 因此可以通过胡敏酸与富里酸比值即腐殖指 数 （ C

21、HA/CFA） 指示总有机碳的百分含量 ,并作 为堆肥腐熟度的判断指标之一 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 14） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 腐殖化程度 （ DH） DH值受含水量等堆肥条件 和原料的影响较大 。 腐殖化过程是指能够促使新鲜有机物材料中产生 的芳香族和脂肪族的高分子化合物降解后 ， 其基 团进行化学再综合和再聚合的生物化学过程 。 腐殖化程度作为腐熟度的一个指标 ， 表示腐熟过 程中腐殖酸的变化 ， 通过计算腐殖质占有机碳的 比例来判断堆肥的腐熟程度 。 堆肥 腐熟度 评价的 化学 指标 指 标 （ 15） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 生物可

22、降解指数 （ IB） IB 2.4 该指标仅考虑了堆肥时间 和原料性质 ， 未考虑堆腐 条件 ， 如通风量和持续时 间 。 生物学指标 堆料中微生物的活性变化及对植物生长的 影响常用以评价堆肥腐熟度 ， 这些指标主 要有呼吸作用 、 生物活性及种子发芽率 。 堆肥 腐熟度 评价的 生物学 指标 指 标 （ 1） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 呼吸作用 比耗氧速率 0.5mgO2/（ gVSh） 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； 氧含量的在线监测快速 、 简单 。 堆肥 腐熟度 评价的 生物学 指标 指 标 （ 2） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 生物活性试验

23、反映微生物活性的参数有 酶活性和 ATP；这些参数 的应用尚需进一步研究 。 堆肥 腐熟度 评价的 生物学 指标 指 标 （ 3） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 利用微生物评价 不同堆肥时期的微生物的 群落结构随堆温不同而变 化；堆肥中某种微生物存 在与否及其数量多少并不 能指示堆肥的腐熟程度 。 堆肥 腐熟度 评价的 生物学 指标 指 标 （ 4） 腐熟堆肥特征值 特 点 与 局 限 发芽试验 发芽指数 （ GI） ： 80%85% 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；不同植物对植物毒 性的承受能力和适应性有差 异 。 Plant Performance Tes

24、ts I - Plant Biomass Tests for composted products 水芹 番茄 黄瓜 II - TOPS + ROOTS POT STUDIES III - Exised/Washed Rootlet Bioassays III. Herbicide Residue Bioassays IV. LEMNA BIOASSAYS 浮萍 堆肥 腐熟度 评价的 其他 指标 光谱学分析 最普遍利用的光谱法是 13C-核磁共振光谱法和红外光谱法 以及元素分析法 。 红外光谱法可以辨别化合物的特征官能 团 ， 13C-核磁共振法可提供有机分子骨架的信息 ， 能更敏 感的反应碳

25、所处化学环境的细微差别 ， 为测定复杂有机物 提供帮助 。 有了碳谱的化学位移及其它必要的分析数据 ， 基本上可以确定有机物的结构 。 用于检测堆肥腐熟度的方法中 ， 这几种方法应用前景较好 ， 但所需设备昂贵 。 堆肥 腐熟度 评价的 其他 指标 明胶测试法 明胶测试法已有相应的产品面世 ， 测试的方法为：将一定 的堆料 （ 约 250mL） 放入特制的杯子中 ， 在将其密封前把 一个塑料的测试测试器放入其中 。 该测试器中有一条化学 明胶可以和杯中堆料所释放的 CO2反应并改变颜色 ， 最后 将明胶的颜色与对应的颜色表对照即可得出结论 。 一般是 将对照表颜色分为 8个级别 ， 从生堆料的

26、级别 1到腐熟堆肥 的级别 8。 其特点是：操作简便快捷 ， 仅 4h就可以得出结 果 ， 但是成本造价高 。 堆肥 腐熟度 评价的 其他 指标 自热测试法 该方法就是将 1L左右的新鲜堆肥样品 （ 装满一瓶 ） 放入一 个绝热的真空瓶中 ， 通过观察每天的净温度增长值来判断 堆肥是否达到了稳定和腐熟 。 稳定和腐熟的堆肥有很小净 温度增长值 。 最多需要的测试时间是 6天 。 评估堆肥腐熟 度最廉价 ， 最简便的方法 。 这个方法的特点是：所需设备 简单易得 、 可操作性强 ， 一次投资 ， 可以反复使用 。 这项技术已经广泛的应用于欧洲的堆肥厂 ， 在北美的很多 地区也作为一种衡量堆肥腐熟

27、度的标准 。 堆肥 腐熟度 评价的 其他 指标 腐熟度综合评价方法 人们对堆肥腐熟度 、 稳定性的评价通常采用某一指标值来 衡量 。 随着人们对堆肥化过程的进一步认识 ， 实际的堆肥 是一个非常复杂的有机物降解过程 ， 同时堆肥工艺及原料 的复杂多样 ， 用单一的参数较难确定堆肥的化学及生物学 的稳定性 ， 这些指标都不是孤立的 ， 而是相互影响相互制 约的 ， 单一指标无法全面反应实际堆肥过程的腐熟 、 稳定 化特征 ， 应由几个或多个参数如表现指数 、 碳氮比降解率 、 平均耗氧速率 、 微生物量 、 氨氮变化率等指标共同确定 。 研究者普遍认为 ， 利用化学方法 、 生物活性和植物毒性分

28、 析等手段 ， 对堆肥的腐熟和稳定做多方面的监测较为可靠 。 通常 ， 化学方法提供堆肥的基础数据 ， 其中水溶性有机化 合物的分析及 C/N比最为常用 。 生物活性测试通过对呼吸 作用 、 微生物量及酶学的研究 ， 可反映堆肥的稳定性 ， 其 中呼吸作用是较为成熟的评估堆肥稳定性的方法 。 植物毒 性分析中发芽指数的测定较为快速 、 简便 ， 一般只用于评 估堆肥的腐熟性 。 随着分析技术和微生物技术的发展 ， 先进 、 快捷 的堆肥评估方法不断出现 ， 堆肥的生产和使用者 可根据实际情况 ， 选择合适的评估方法 。 同时交 叉学科的兴起 ， 在腐熟度判断研究方面 ， 众多研 究者将数学 、

29、 生物学及物候学等融入到了堆肥工 程之中 ， 给此领域注入了生机 。 美国加州堆肥质量协会 （ California Compost Quality Council， CCQC） 采用以下方法判断堆肥 的腐熟度：将 C/N比 25： 1作为强制性指标 ， 再从 A、 B两组中至少各选出一个参数来评价 。 A组中 的参数包括 CO2产生速率或呼吸作用 、 比耗氧速 率和自升温检测； B组包括 NH4+-N/NO3-N、 NH4+-N含量 、 挥发性有机酸含量和植物生长试验 。 通过这种方法将堆肥分为充分腐熟 、 腐熟和未腐 熟堆肥三类 。 物理学指标较为直观易于监测 ， 可以定性的描述堆肥过程所

30、 处的状态 ， 有助于评价化学指标的合理性； 化学指标提供堆肥的基础数据 ， 其中水溶性有机化合物的分 析及 C/N比值最为常用； 核磁共振 MNR， 红外光谱等仪器的引入和运用揭示了堆肥微 观物质结构的变化 ， 并可对化学指标的合理性做出评判 ， 但 是仪器的高昂费用阻碍了其广泛运用 ; 生物学指标能够综合反映堆肥的实用性 ， 是评价堆肥腐熟度 最具说服力的方法 ， 其中呼吸速率 、 种子发芽指数是较为成 熟的方法 。 正确评价堆肥腐熟度是一个复杂的问题 ， 一些评价参数的确 定还有争议 。 采用多种分析方法测定多个指标 ， 然后依据这 些指标综合分析堆肥的腐熟状况 ， 将化学指标与生物学指

31、标 结合起来评价堆肥腐熟度是今后研究的方向 。 三、堆肥腐熟度的标准 其中包括对产品外观目测测定 、 有效活菌数测定 、 有机质的测定 、 水分测定 、 pH值测定 、 粪大肠菌 群数的测定 、 蛔虫卵死亡率的测定 、 重金属 As、 Cd、 Pb、 Cr、 Hg的测定和 N-P2O5-K2O含量等项目 的测定 。 CCQC-加利福尼亚州堆肥质量委员会也具有一系列测定堆肥稳 定性的类似程序用于堆肥产品的审批 （ 表 9-8） 。 这些标准要求 所有堆肥样品的 C： N比小于 25： 1， 这个标准在一些情况下并不 准确 ， 如对于叶废物的初始 C： N比就很高 。 在魁北克 ， BNQ不 允许

32、单独使用呼吸强度作为堆肥稳定性的检测 。 散料堆肥的呼吸 强度必须限制在每天每 kg挥发性固体物质 500mg以内；而袋装堆 肥则要在 300mg以内 。 此规范把堆肥划分为两类 ， 用于反映堆肥内含物的性质 。 A类堆肥 （ 具有低的金属含量 ） 的应用没有限制；而 B 类 （ 含有高的金属含量 ） 则具有较为严格的限制 。 在很多情况下 ， 鉴定一种堆肥产品是否达到稳定 ， 不但取决与 结果本身 ， 也同样取决与所选择的测试标准 。 依据现行的规范 测试 ， 会产生一些与事实不符的结果 ， 有时会有某一个不稳定 堆肥样品被评估为已腐熟的情况发生 。 因为依据现行的原则 （ 由一系列严格的不

33、同程度的标准构成 ） ， 即使有两种测试检 测出堆肥材料未稳定 ， 但仍可认为此堆肥产品达到腐熟 。 普遍认为现存的堆肥稳定性监管条例不够严谨和清晰 ， 所有的 堆肥产品必须具有一个统一的腐熟标准 ， 以避免堆肥化过程中 的潜在毒性中间产物进入周围环境 。 产品的化学成分直接影响 到其应用范围 。 另一方面在保证生物和环境安全的基础上 ， 堆 肥的质量要依据原材料的性质及其预期的应用范围而制定不同 的标准 。 堆肥中的重金属 堆肥在土地利用中其重金属的环境污染风 险一直都是人们担心的问题 。 在天津市污灌区环境质量普查中发现 , 大量 施用污泥的土壤中汞 、 镉 、 铅含量明显积 累 , 东郊

34、区赵沽里园田常年施用污泥后 , 蔬 菜中叶菜类的镉含量高达 27 mg /kg, 果菜类 的铅含量达 15 mg /kg。 堆肥中的重金属 重金属对环境的危害不仅与其总量有关 , 还与其化 学形态密切相关 。 在重金属污染风险评价中 , 仅仅 测定其总量还不能提供全面 、 完整的信息 ,尚需根 据重金属的化学形态来评估其有效性 。 Tessier等采用分级提取法将重金属形态分为可交 换态 、 碳酸盐结合态 、 铁锰氧化物结合态 、 硫化 物及有机结合态和残渣态 可交换态：最易被作物吸收的形态 , 其含量虽低但生 物有效性较大 碳酸盐结合态：对 pH值的变化较敏感 , 在酸性条件下 易溶解释放

35、, 对作物的生物有效性也较大 ; 铁锰氧化物结合态：在氧化还原电位降低时易释放 出来 ; 硫化物及有机结合态：主要包括重金属硫化物沉淀 及与各种有机质结合的重金属 , 是相对稳定的形态 残渣态：是存在于矿物晶格中的重金属 , 是生物难以 利用的形态 。 研究发现重金属含量主要以稳定态的结合形式存 在；铜 、 镍 、 铅和铬主要以稳定的硫化物及有机 结合态和残渣态存在 (含量 90% )， 不稳定态的含 量 55% )， 但不稳定态的含量 10%， 其可交 换态的含量也较小 (含量 1% )。 解决污泥土地利用中的重金属污染问题有 控制 重金属总量 (去除 )和 降低其有效性 两条 途径 , 但

36、污泥中的重金属很难通过经济可行 的手段去除 。 因此 , 控制其有效性成为解决 污泥土地利用中重金属污染问题的重要途 径 。 近几年 ， 国内外学者开始采用添加钝化剂和改善 堆肥技术等手段研究堆肥对有机废弃物中重金属 形态的影响 ， 并取得了新的进展 。 经高温好氧堆 肥处理 ， 污泥中的 Cu、 C r、 N i、 Pb 等重金属由 有效性较高的结合形态向有效性较低的结合形态 转化 ， 降低其有效性 ， 并随着堆肥时间的延长 ， 效果更加明显 。 用重金属各个结合形态的浓度变化来表征 堆肥对污泥中重金属毒性的影响并不科学 ， 而采用重金属形态的分配比例变化可更好 地反映堆肥处理对污泥中重金属有效性的 影响 。 依照德国的方法堆肥从初始物料到最终堆肥产品 可分为 、 、 、 、 个等级的稳定程度 。 初始的新鲜物料 （ fresh feedstock） 是 级 ， 高温 快速分解阶段物料 （ fresh compost） 是 级 ， 降温 腐熟阶段物料 （ active compost） 是 、 级 ， 经 过腐熟后的堆肥产品 （ finished compost） 属 级 。