摘要：介紹(shao)了(le)污泥堆肥(fei)腐(fu)熟(shu)度(du)的(de)概念及(ji)時其進行評(ping)價(jia)的(de)必要性，并結(jie)合我(wo)國污泥堆肥(fei)腐(fu)熟(shu)度(du)評(ping)價(jia)的(de)現狀(zhuang)介紹(shao)了(le)美國、加(jia)拿大等發達國家的(de)堆肥(fei)腐(fu)熟(shu)度(du) 研究(jiu) 情況。指(zhi)出在我(wo)國建立一套堆肥(fei)腐(fu)熟(shu)度(du)評(ping)價(jia)標(biao)準(zhun)勢(shi)在必行。

關鍵詞：污泥堆肥 腐熟度 評價 方法

腐熟度(du)(du)(maturity)是(shi)衡量污(wu)泥堆肥成熟程度(du)(du)的(de)參數。Brodie Herbert L[1]認(ren)為不(bu)應將污(wu)泥堆肥腐熟度(du)(du)和污(wu)泥堆肥質量相混淆，腐熟即(ji)指堆肥原(yuan)料(liao)所含的(de)能量和營養物(wu)質形成了穩定的(de)腐殖(zhi)質，而所謂腐熟度(du)(du)即(ji)堆肥完成度(du)(du)，即(ji)堆肥中的(de)有機質經過礦化(hua)、腐殖(zhi)化(hua)過程最后達到穩定的(de)程度(du)(du)[2]。

污(wu)(wu)泥堆(dui)肥(fei)產品必(bi)須腐熟(shu)(shu)，若腐熟(shu)(shu)不完全(quan)(quan)就(jiu)施于農田則易造成根部缺氧腐爛，并釋放出有毒物(wu)質[3]，且增加土壤中某些重金屬離(li)子的溶(rong)解性[4]。當前(qian)國內深圳、無錫(xi)等地(di)已建立了幾家(jia)污(wu)(wu)泥堆(dui)肥(fei)廠，因此建立污(wu)(wu)泥堆(dui)肥(fei)腐熟(shu)(shu)度(du)評價標準既(ji)是保證農田安全(quan)(quan)使用的需要(yao)，也是堆(dui)肥(fei)工藝改(gai)進、產品市場化的客觀(guan)要(yao)求。

1 單項檢測參數

同(tong)濟大學(xue)(xue)李國建探討了(le)堆(dui)肥(fei)(fei)過(guo)程(cheng)(cheng)中耗(hao)氧(yang)(yang)速率(lv)的(de)基金(jin)(jin)頃(qing)目：上(shang)海(hai)市 科學(xue)(xue) 技術發晨基金(jin)(jin)重點(dian)項目測(ce)定(ding)(ding)，指(zhi)(zhi)出(chu)用耗(hao)氧(yang)(yang)速率(lv)容(rong)易區分開一次發酵(jiao)期(qi)和二(er)次發酵(jiao)期(qi)，將其(qi)作(zuo)為腐(fu)熟度(du)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)具有定(ding)(ding)量(liang)化(hua)(hua)的(de)優點(dian)[4]。堆(dui)肥(fei)(fei)腐(fu)熟度(du)評價(jia)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)分為三類[5]：物(wu)(wu) 理學(xue)(xue) 指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)、化(hua)(hua)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)和生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。物(wu)(wu)理學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)包(bao)括溫(wen)度(du)、氣味(wei)、顏色(se);化(hua)(hua)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)包(bao)括化(hua)(hua)學(xue)(xue)需氧(yang)(yang)量(liang)、揮發性固體含(han)量(liang)、易降(jiang)解有機質(zhi)、腐(fu)殖質(zhi)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)變(bian)化(hua)(hua)、C/N等;生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)包(bao)括微生(sheng)物(wu)(wu)活性測(ce)試和發芽試驗(yan)(yan)。物(wu)(wu)理學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)易于定(ding)(ding)性描述堆(dui)肥(fei)(fei)過(guo)程(cheng)(cheng)所(suo)處(chu)的(de)狀態，因(yin)此(ci)可作(zuo)為試驗(yan)(yan)的(de)經驗(yan)(yan)判斷(duan)，但(dan)用作(zuo)評價(jia)則缺(que)乏(fa)可比性，因(yin)此(ci)尋找合適的(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)評價(jia)腐(fu)熟度(du)是(shi)眾多研(yan)究者所(suo)努力的(de)方向之一，這方面的(de)研(yan)究比較廣泛(fan)深入。同(tong)時為了(le)檢驗(yan)(yan)堆(dui)肥(fei)(fei)對植物(wu)(wu)的(de)毒性，常用堆(dui)料中微生(sheng)物(wu)(wu)活性的(de)變(bian)化(hua)(hua)及對植物(wu)(wu)生(sheng)長的(de) 影響 來評價(jia)堆(dui)肥(fei)(fei)腐(fu)熟度(du)，這就是(shi)所(suo)謂(wei)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。

國(guo)外(wai)關于腐熟度的檢測(ce)(ce)有(you)一些(xie)商業檢測(ce)(ce)方法(fa)，比較著名的有(you)Solvita測(ce)(ce)試法(fa)[6]、Dewar 自熱測(ce)(ce)試法(fa)[7]。

Solvita 測試(shi)(shi)法(fa)：該測試(shi)(shi)法(fa)由(you)美國Woods End 研究(jiu)實驗室提出并申(shen)請了(le)專(zhuan)利，已廣(guang)泛 應用 了(le)二十幾(ji)年，有十三個國家采用了(le)該方(fang)法(fa)，瑞典、丹麥、西班牙、挪(nuo)威已經將(jiang)該方(fang)法(fa)作為官方(fang)測試(shi)(shi)方(fang)法(fa)[2]。該測試(shi)(shi)方(fang)法(fa)以(yi) 現代(dai) 凝膠(jiao)技術(shu)為基礎，操作簡(jian)易、快(kuai)速(su)，可在4h內得出結論。將(jiang)樣品放入(ru)密閉小杯中并防(fang)入(ru)一個信號(hao)器，該信號(hao)器能反映CO2的存在(通過顏色)，對照(zhao)(zhao)顏色表可得出結論，顏色對照(zhao)(zhao)表從1(生堆(dui)料)到8(腐熟堆(dui)肥)變化，讀(du)數越(yue)大則腐熟程(cheng)度(du)越(yue)好。

Dewar 自熱測(ce)試(shi)法：基于(yu)最(zui)初歐(ou)洲的(de)自熱測(ce)試(shi)標準方(fang)法，由Woods End 實驗室 總結 整理。先調節測(ce)試(shi)樣品(pin)的(de)水分(fen)，然后(hou)插入(ru)一(yi)支溫(wen)(wen)度(du)計，溫(wen)(wen)度(du)計距瓶(ping)底大約5cm。樣品(pin)放(fang)入(ru)一(yi)個絕(jue)熱真空瓶(ping)中，這樣置于(yu)室溫(wen)(wen)至少5d，但(dan)不超過(guo)10d，并測(ce)試(shi)每天的(de)最(zui)高(gao)溫(wen)(wen)度(du)，其結果(guo)即為腐熟(shu)過(guo)程的(de)最(zui)高(gao)升溫(wen)(wen)。該方(fang)法的(de)缺點是測(ce)試(shi)結果(guo)只能區分(fen)腐熟(shu)和不腐熟(shu)，時(shi)間較(jiao)長，但(dan)比較(jiao)直觀(guan)，具有很(hen)強的(de)操作性。測(ce)試(shi)結果(guo)分(fen)為I-V五個等級來評(ping)價(jia)。

此外(wai)還有(you)其他測試方法(fa)(fa)，例(li)如CO2探(tan)管測試法(fa)(fa)等。

2 綜合評(ping)價指標

由于單(dan)項評價(jia)(jia)參(can)數(shu)難以(yi)(yi)準(zhun)確評價(jia)(jia)污泥堆肥腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)度(du)(du)(du)(du)，所以(yi)(yi)必須選擇(ze)幾項適當(dang)合理(li)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)試參(can)數(shu)綜合評價(jia)(jia)污泥堆肥腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)指標。 中國(guo) 農業大學李國(guo)學提出用化學和(he)生(sheng)物(wu)學參(can)數(shu)相(xiang)結(jie)合來評價(jia)(jia)堆肥腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)度(du)(du)(du)(du)[8];Frost Donna Iannotti[9]、L Wu[10]等認(ren)為腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)應該包括(kuo)腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)程度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)和(he)穩(wen)定(ding)程度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，腐(fu)熟(shu)(shu)(shu)(shu)程度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)主要側重于堆肥產品后(hou)續使用對(dui)植物(wu)的(de)(de)影響，如(ru)水芹植物(wu)毒性(xing)測(ce)(ce)(ce)試;穩(wen)定(ding)程度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)則(ze)側重于生(sheng)物(wu)學性(xing)質和(he)微生(sheng)物(wu)活性(xing)，如(ru)耗氧速率(lv)。

2.1 國內

污泥通過(guo)堆肥(fei)達到腐(fu)熟基本可消(xiao)除(chu)有(you)毒(du)有(you)害(hai)的(de)有(you)機(ji)物，穩定(ding)N、P營養元素，消(xiao)除(chu)惡臭，消(xiao)滅病(bing)原(yuan)體[11]。我國還未(wei)制定(ding)準(zhun)(zhun)確(que)的(de)評(ping)(ping)價堆肥(fei)腐(fu)熟度(du)(du)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)參(can)數和(he)方法(fa)(fa)，評(ping)(ping)價方法(fa)(fa)多 參(can)考 《糞便無害(hai)化(hua)衛生標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)》(GB 7959-87)，該標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)主要從衛生學的(de)角度(du)(du)來評(ping)(ping)價堆肥(fei)的(de)腐(fu)熟程度(du)(du)，堆肥(fei)成熟的(de)標(biao)(biao)志是物料呈黑褐色(se)，無臭味，手感(gan)松散，顆粒均(jun)勻，蚊蠅不繁殖(zhi)，病(bing)原(yuan)菌、寄生蟲卵、病(bing)毒(du)以及植物種子均(jun)被殺滅[12]。顯(xian)然這些指(zhi)標(biao)(biao)感(gan)性較強，但較難定(ding)量，作為評(ping)(ping)價標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)存在很(hen)大局限性，已不適(shi)應當前堆肥(fei)的(de)研究和(he)堆肥(fei)產品的(de)市場化(hua)。

同濟大學(xue)對污(wu)泥堆(dui)肥腐熟(shu)度的評價(jia)作了(le)較多的研(yan)究，提出用(yong)模(mo)糊(hu)數學(xue)模(mo)型綜合(he)評價(jia)污(wu)泥堆(dui)肥的腐熟(shu)度。

2.2 國外

國外關于腐熟度的評價更多(duo)是建(jian)立在以有機固體廢(fei)棄物為(wei)原料(liao)的基礎上的，其(qi)中包括畜禽糞便、城(cheng)市(shi)垃圾、廚余、庭院廢(fei)物及城(cheng)市(shi)污泥。

在美國，將堆肥(fei)(fei)列人生(sheng)物固體、肥(fei)(fei)料(liao)進(jin)行(xing)統一管(guan)理。污泥為農(nong)業利(li)用(yong)(yong)占有相當比例(li)。美國加利(li)福尼(ni)亞州(zhou)堆肥(fei)(fei)質量委員會(CCQC)是(shi)一個(ge)致(zhi)力(li)于(yu)制訂(ding)(ding)統一的(de)(de)堆肥(fei)(fei)質量標準以促進(jin)堆肥(fei)(fei)產(chan)(chan)品的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)和使用(yong)(yong)的(de)(de)官方組織。該(gai)組織提出(chu)標準的(de)(de)制訂(ding)(ding)原則：測試(shi)(shi)(shi)必須簡易、快(kuai)速、可靠(kao)且適合不同原料(liao)不同工(gong)藝(yi)的(de)(de)堆肥(fei)(fei)產(chan)(chan)品的(de)(de)評估。提出(chu)的(de)(de)評價(jia)標準為：堆肥(fei)(fei)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)首先(xian)必須滿足(zu)C/N≤25，因為該(gai)值如過高(gao)則微生(sheng)物就(jiu)會爭奪(duo)土壤中(zhong)的(de)(de)氮(dan)，造成生(sheng)長于(yu)土壤中(zhong)的(de)(de)植物缺氮(dan)[13];必須至少通過A組(包(bao)括(kuo)CO2釋(shi)放(fang)量及呼吸(xi)作(zuo)用(yong)(yong)、氧氣消耗、自(zi)熱測試(shi)(shi)(shi))一項測試(shi)(shi)(shi)和B組(包(bao)括(kuo)NH4+ -N/NO3--N、NH3濃度、揮發性有機酸濃度、種植測試(shi)(shi)(shi))一項測試(shi)(shi)(shi)。

A組測試主(zhu)要(yao)表(biao)征堆(dui)肥中有機物質(zhi)的(de)(de)降(jiang)解程度(du)，B組測試則(ze)主(zhu)要(yao)表(biao)征堆(dui)肥產(chan)物可能會對植(zhi)物產(chan)生的(de)(de)毒性(xing)作(zuo)用(yong)。CCQC在提(ti)出評價(jia) 內容 的(de)(de)同時，對A組和D組也提(ti)供了相應的(de)(de)測試方法，從而根據結果可以(yi)評判堆(dui)肥產(chan)品為三(san)種標準：高度(du)腐(fu)熟(shu)(shu)、腐(fu)熟(shu)(shu)、不腐(fu)熟(shu)(shu)，具(ju)體見表(biao)1、2。

表1　 A組腐熟度測試方(fang)法

Tab.1 Determination methods for maturity of group A

表2　 B組腐熟(shu)度(du)測試方法

Tab.2 Determination methods for maturity of group B

在(zai)加(jia)拿(na)(na)大，涉及污(wu)泥(ni)(ni)堆(dui)(dui)肥(fei)質量(liang)標準的有(you)三(san)個(ge)(ge)機(ji)構：魁北(bei)克標準局(BNQ)、加(jia)拿(na)(na)大環境(jing)委員(yuan)會(CCME)、加(jia)拿(na)(na)大農業和(he)農業食品局(AAFC)。這三(san)個(ge)(ge)機(ji)構主要分管加(jia)拿(na)(na)大土壤(rang)(rang)、有(you)機(ji)肥(fei)料、公共(gong)健康、綠色(se)產(chan)品、環境(jing)保護(hu)、城市(shi)污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理等(deng)。BNQ認為，由于(yu)現(xian)有(you)技術 問題 ，不(bu)可能找到一個(ge)(ge)單項檢(jian)測(ce)方(fang)法就能充分、可靠、科學地評價(jia)堆(dui)(dui)肥(fei)腐(fu)熟(shu)度。 BNQ、AAFC提出了(le)以下幾個(ge)(ge)指標，并認為堆(dui)(dui)肥(fei)產(chan)品滿足其中兩項即可認為達(da)到腐(fu)熟(shu)[14l：①C/N<25;②耗氧速率<150mgO2/(ksVS·h);③芹菜(cai)和(he)蘿(luo)卜種子發芽(ya)率90%，在(zai)堆(dui)(dui)肥(fei)和(he)土壤(rang)(rang)混合(he)物中的生(sheng)長率與樣品試驗相比(bi)誤差(cha)不(bu)超過50%。

CCME也建議采用BNQ使用的(de) 分析(xi) 方法，并對第三項作(zuo)了進一(yi)步(bu)改進，指出也可采用下列的(de)其中一(yi)項：①堆(dui)肥經過嗜熱(re)階(jie)段后，必(bi)(bi)須(xu)再(zai)(zai)放置(zhi)至(zhi)少(shao)21d;堆(dui)肥后溫度不應再(zai)(zai)繼續升高(gao)并高(gao)于周圍環境(jing)20℃;②有(you)機物降解必(bi)(bi)須(xu)達到60%以上(質量);堆(dui)肥經過嗜熱(re)階(jie)段后必(bi)(bi)須(xu)再(zai)(zai)腐(fu)熟(shu)至(zhi)少(shao)21 d。

在歐洲(zhou)，德國、匈牙利、荷蘭、英國等國或(huo)由(you)(you)國家機(ji)構或(huo)由(you)(you)堆(dui)肥(fei)(fei)行業協會，都制訂(ding)了比(bi)較完備的堆(dui)肥(fei)(fei)產品質量標準，其(qi)中包括堆(dui)肥(fei)(fei)腐(fu)熟度[15]。

3 結語

①污(wu)泥(ni)堆(dui)肥(fei)化處(chu)理是污(wu)泥(ni)減量(liang)(liang)化、無害化、資源化的一種(zhong)比較理想的污(wu)泥(ni)處(chu)理方(fang)法，堆(dui)肥(fei)腐(fu)熟(shu)度的評價(jia)已成為制(zhi)約污(wu)泥(ni)堆(dui)肥(fei)技(ji)術 發展(zhan) 的因(yin)素(su)之(zhi)一，建(jian)立堆(dui)肥(fei)腐(fu)熟(shu)度評價(jia)標準顯(xian)得尤為重要。②腐(fu)熟(shu)度評價(jia)方(fang)法應(ying)簡單、快速、準確、可靠且易于檢測(ce)，應(ying)將(jiang)其(qi)作(zuo)為堆(dui)肥(fei)產品質量(liang)(liang)體系之(zhi)一。③建(jian)議(yi)由國家(jia)環保局和(he)(he)農業部(bu)根據當前(qian)的技(ji)術發展(zhan)和(he)(he)市(shi)場(chang)調查，參考國外標準研究制(zhi)定(ding)適用標準，同時鼓勵(li)科研機構在試驗的基(ji)礎上提出(chu)科學簡易的檢測(ce)評價(jia)方(fang)法。

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