固體廢物堆肥胡敏酸光譜學特性研究進展
摘要 著重論述了堆肥過程中光譜學特性研究方法,主要包括紫外光譜法、紅外光譜法、13C-核磁共振波譜法及熒光光譜法。介紹了在不同光譜分析條件下,堆肥過程中胡敏酸分子的結構特性。最后指出不同光譜學分析方法判斷堆肥腐熟度存在的不足及今后的發展趨勢。
關鍵詞 固體廢物 堆肥 胡敏酸 光譜
堆肥法是固體廢棄物資源化處理的主要方式之一,堆肥的過程是微生物利用有機物質作為能源進行好氧發酵的過程[1],同時也是有機物質腐殖化與穩定化的過程[2]。堆肥過程中,有機物質通過微生物的作用形成復雜的、暗棕色的、穩定的腐殖質類物質,其分子量在200~300 000 g/mol,根據腐殖質在強酸中的溶解性的不同,可將其分為胡敏酸(Humic acid,HA)類、富里酸類及胡敏素(Humin)等物質,其中胡敏酸分子量介于10 000~100 000 g/mol,溶于堿溶液但不溶于強酸溶液。通常胡敏酸類物質含量及其結構的復雜化程度是決定堆肥質量及腐熟度的重要因素之一。同時,堆肥產品施入土壤后,胡敏酸類物質可以改善土壤團粒結構、影響重金屬的遷移轉化、緩沖土壤pH,并且由于其含有作物生長所需要的營養元素(N、P、K等),可以作為土壤氧分的潛在儲存庫,并且會對作物的生長發育產生積極的作用[3]。堆肥過程中胡敏酸結構變化,不僅影響堆肥的腐熟進程,還決定著堆肥產品的培肥效果。因此,利用光譜掃描手段對堆肥過程中胡敏酸分子結構進行分析,從物質結構的角度了解堆肥過程及腐熟度,判斷堆肥質量,是研究者面臨的主要研究內容之一。目前在堆肥過程中研究胡敏酸光譜學特性應用較多的方法為紫外光譜法(UV-Visible absorption spectrum,UV-Vis)、紅外光譜法(Fourier transform infrared, FTIR)、13C-核磁共振波譜法(Solid-state 13C-NMR)、熒光光譜法(Fluorescence spectrum),通常胡敏酸結構特性大都采用多種光譜分析的方法[4-8]。本文將對這些分析技術作一綜合評述。

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