专利名称：一种细微化垃圾堆肥肥效的测定方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理使用。更具体的说 是一种细微化垃圾堆肥肥效的测定方法。
背景技术：
随着城市化建设进程的加快和人民生活水平的提高，我国城市生活垃圾发生着很 大的变化，首先是由于城市人口的增加，城市生活垃圾的产生量越来越多。其次是由于生活 水平的提高，垃圾中的有机物含量越来越高，垃圾的热值也有了很大的提高。由于堆肥化能 同时实现垃圾的无害化、减量化和资源化，作为城市生活垃圾的处理方法之一，堆肥化越来 越受到人们的重视。垃圾堆肥不仅含有丰富的有机质、N、P等养分，而且可以明显地起到改良土壤的作 用(Sullivan et al.，2003 ；Cox et al.，2001 ；Mamo et al.，1998)。马琨等(2000)利用 垃圾堆肥作为肥料，采用大田试验对春小麦和土壤的影响进行了试验研究，结果表明土壤 有机质含量和堆肥用量同步增加，土壤全N、碱解N亦随堆肥用量增加，土壤速效P因施垃圾 肥也有较大幅度提高。陆文龙等(1998)通过3年的定位试验并结合盆栽实验，证明垃圾堆 肥能明显提高土壤有机质含量，随着垃圾堆肥用量的增加，土壤有机质含量增加，同时随着 垃圾堆肥施用年份的增加，土壤有机质含量也逐年增加，垃圾堆肥用量越大，有机质含量越 高。除了提高土壤有机质含量外，垃圾堆肥还能显著提高土壤全氮、速效磷和速效钾等养分 的含量。陆文龙等(1998)通过3年的定位试验并结合盆栽实验，证明垃圾堆肥能明显提高 土壤有机质含量，随着垃圾堆肥用量的增加，土壤有机质含量增加，同时随着垃圾堆肥施用 年份的增加，土壤有机质含量也逐年增加，垃圾堆肥用量越大，有机质含量越高。除了提高 土壤有机质含量外，垃圾堆肥还能显著提高土壤全氮、速效磷和速效钾等养分的含量。此外，城市生活垃圾堆肥作为基质用于草坪建植的研究有一定的报道。此外，未经 处理的城市生活垃圾粗堆肥在草坪抗旱中应用已有报道，但效果不佳，没有从根本上解决 问题。从已有的研究来看，以前对于垃圾堆肥的研究多集中在粗堆肥的整体利用上，这样粗 放的做法如果长期应用于土壤或植物的生长，不但会破坏土壤的微环境，而且对于提高资 源的利用效率也是不利的。如果将生活垃圾堆肥经过粉碎机处理形成不同的粒径，从而去 除堆肥某些粒径中积累过多的有害物质，保留为植物生长提供养分以及改善土壤理化性质 的堆肥颗粒，可以发挥堆肥特定颗粒中有机质和营养元素丰富的优势，特别是细微化垃圾 堆肥肥效的测定方法目前国内外尚无文献报道。
发明内容
本发明公开一种细微化垃圾堆肥质肥效的测定方法，其特征在于(1)实验所用堆肥先去除杂物，然后在105°C条件下烘干至恒重，筛分出1700rm粒 径的堆肥；(2)将1700nn粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min和lmin，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其 分散均勻，变成悬浊液；(3)然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸 尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、 1200nm、600nm、300nm、240nm 和 IOOnm ；其堆肥中有机质含量 22. 00%，容重 0. 79g cnT3，pH 7. 62,孔隙度67. 98 %，饱和含水量66. 58 %，全氮0. 57%,全磷0. 34%,全钾1. 21%.(4)分别称取 0. 5g 的垃圾堆肥，以 3ml H2SO4, 7ml HNO3和 21ml HCl 在 120 140°C 下消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高 到150 160°C以除尽残余的HClO4,最后加入Iml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过 滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥 效。本发明更加详细的方法如下1研制材料与方法1. 1不同粒径堆肥的制备原料生活垃圾堆肥取自天津市小淀生活垃圾堆肥处理厂，其基本性质为有机质含量 22. 00%，容重 0. 79g cnT3，pH 7. 62,孔隙度 67. 98%，饱和含水量 66. 58%，全氮 0. 57%，全 磷0. 34%，全钾1. 21 %。供试土壤取自天津师范大学实验地0 20cm的表层土壤，土壤质 地为壤土，其性质为:pH 7. 44，有机质含量4. 68%，全氮0.21%，有效磷22. 03mg kg-1，饱和 含水量 0. 58mL g-1，容重 0. 87g cnT3。1. 2不同粒径微堆肥制备及其粒径电镜分析实验所用堆肥先去除其中的各类木头、塑料、玻璃、金属等杂物，然后在105°C条件 下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥。将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时 间分别为9min、6min、3min、2min和lmin，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放 入酒精中，并用超声波振荡器使其分散均勻，变成悬浊液。然后用牙签粘上少许悬浊液，在 样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜 进行粒径测量,所得堆肥粒径分别为1700nm、1200nm、600nm、300nm、240nm和lOOnm。为了 便于文中表述，按照堆肥粒径从大到小的顺序，分别将上述6粒径堆肥简称为堆肥1、堆肥 2、堆肥3、堆肥4、堆肥5、堆肥6。1.3测定指标与方法测定指标包括不同颗粒粒径堆肥的容重、pH值、电导率、饱和含水量、微量营养元 素和重金属含量。垃圾堆肥的容重采用重量法；PH值采用pHS-3C型pH计测定；饱和含水 量采用重量法，依照如下公式进行计算饱和含水量(％)=(原堆肥重量-烘干堆肥重 量)XlOO/烘干堆肥重量；以上测定方法均参照土壤农化分析方法(鲍士旦，2000)。电导 法(DDS-IlD)将IOml的无离子水放入已编号的试管中，测定10。各样品称取叶片0. 2g， 剪成0. 5cm2，小块置于试管中，准确加入无离子水10mL，浸泡2_4h，用DDS — IlD直读式电 导仪测定电导率测得为Ii。测定后将试管放在沸水浴0.5h，杀死组织，于室温下测12。计 算相对电导率(％) = (I1-IO)Z(I2-I0) X 100% (朱慧，2007)。营养元素及重金属含量的测定以3ml H2SO4, 7ml ΗΝ03*21πι1 HCl在120 140°C 下分别对称取的0. 5g垃圾堆肥和土样进行消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高到150 160°C以除尽残余的HClO4，最后加入Iml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离 子体发射光谱仪(ICP-AES)测定。1.4数据统计与分析数据统计与分析采用MICROSOFT EXCEL 2003和SPSS 12. 0分析软件进行处理。2研制结果分析2. 1堆肥主要理化性质背景分析从表1可以看出，处理后各堆肥的pH值随着堆肥粒径的减小而降低，但都低于对 照的PH值，堆肥5堆肥6pH值比对照低2. 3%和3. 1%。其余堆肥与对照相比，方差分析达 到显著水平(P <0.05)；这是因为颗粒大小的变化对各粒径堆肥的性质产生了影响，pH值 所产生的变化可能是由于不同粒径堆肥比表面积大小的差异引起对阳离子吸附能力不同 而引起的。随着堆肥粒径的逐步减小，堆肥的容重逐渐增大，各堆肥的容重与对照相比差异 显著(P <0.05)，这主要是由于堆肥的颗粒及团聚体结构逐渐变小引起的。从表2.1可以 看出，相对电导率是随着堆肥粒径的减小而降低的，不同堆肥对相对电导率有一定的影响， 但与对照相比没有达到显著水平(P > 0. 05)。饱和含水量是全部孔隙所能保持水分的最大 值，随着堆肥粒径的变小，堆肥颗粒间的空隙也逐渐减小，饱和含水量也逐渐降低。表1各粒径堆肥的物理性质 注同一栏中不同小写字母表示差异显著(P <0.05)，下同。2. 2不同粒径堆肥营养元素含量从表2可以看出，堆肥中Ca、Fe、Mg、Mn的含量随堆肥颗粒粒径的减小在总体上是 下降的，各粒径堆肥中Ca的含量与对照相比差异均达到显著水平(P < 0. 05)。堆肥3、堆肥 4、堆肥6中Fe含量与对照相比存在显著差异(P < 0. 05)。堆肥3、堆肥5和堆肥6中Mg含 量与对照相比差异显著(P < 0. 05)。Mn元素与Ca元素的变化规律基本一致，这主要是由于 随着颗粒粒径的变化引起PH的变化对可溶性Mn还原性的影响造成的(华玉妹，2004)。从 Ca、Fe、Mg、Mn等元素含量整体的变化趋势来看，这些元素主要集中在> 600nm的粒径范围 内，在< 600nm粒径范围内Ca、Fe、Mg的含量分别是>600nm粒径含量的72. 55%,81. 24%, 80.46%。这是因为这些元素主要存在于有机物中(王洪杰，2002)。随着堆肥颗粒粒径的下降，堆肥的容重增大，无机组分含量增加，而有机成分的含量下降，从而引起这些元素的 含量也随之下降。表2各粒径堆肥颗粒营养元素含量 3研制结论堆肥经过处理后各粒径的pH值随着粒径的减小而降低，而且方差分析结果存在 显著差异；随着堆肥粒径的减小，堆肥的容重逐渐增大，电导率逐渐降低。饱和含水量是全 部孔隙所能保持水分的最大值，随着堆肥粒径的变小，堆肥颗粒间的空隙也逐渐减小，饱和 含水量也逐渐降低。堆肥中元素Ca、Fe、Mg、Mn的含量随颗粒粒径的减小呈明显下降的趋势，从Ca、 Fe、Mg、Mn等元素含量整体的变化趋势来看，这些元素主要集中在> 600nm的粒径范围内， 在< 600nm粒径范围内Ca、Fe、Mg的含量分别是> 600nm粒径含量的72. 55%,81. 24%, 80.46%。这是因为这些元素主要存在于有机物中。随着堆肥颗粒粒径的下降，堆肥的容重 增大，无机组分含量增加，而有机成分的含量下降，从而引起这些元素的含量也随之下降。Zn元素主要集中在堆肥6颗粒中，同时在堆肥4粒径也有较高的积累，Cu和Zn在 较小粒径中的积累可能主要与这两种元素在堆肥中主要以矿物残渣态的形式存在有关，而 这种形态主要存在于较小的粘粒当中。经过处理后各粒径堆肥理化性质变化较大，这一结 论可为生活垃圾堆肥通过筛分实现其安全有效利用提供参考依据
具体实施例方式为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的 细节影响对本技术方案的描述。以下结合实例对本发明做进一步的说明。实施例1(1)实验所用堆肥先去除杂物，然后在105°C条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒 径的堆肥；(2)将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min 和lmin，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其分散均勻，变成悬浊液；(3)然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸 尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、 1200nm、600nm、300nm、240nm 和 IOOnm ；其堆肥中有机质含量 22. 00%，容重 0. 79g cnT3，pH 7. 62,孔隙度67. 98 %，饱和含水量66. 58 %，全氮0. 57%,全磷0. 34%,全钾1. 21%.(4)分别称取 0. 5g 的垃圾堆肥，以 3ml H2SO4, 7ml HNO3和 21ml HCl 在 120 140°C 下消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高 到150 160°C以除尽残余的HClO4,最后加入Iml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过 滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥 效。堆肥经过处理后各粒径的pH值随着粒径的减小而降低，而且方差分析结果存在显著差 异；随着堆肥粒径的减小，堆肥的容重逐渐增大，电导率逐渐降低。饱和含水量是全部孔隙 所能保持水分的最大值，随着堆肥粒径的变小，堆肥颗粒间的空隙也逐渐减小，饱和含水量 也逐渐降低。实施例2(1)实验所用堆肥先去除杂物，然后在105°C条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒 径的堆肥；(2)将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min 和lmin，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其 分散均勻，变成悬浊液；(3)然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸 尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、 1200nm、600nm、300nm、240nm 和 IOOnm ；其堆肥中有机质含量 22. 00 %，容重 0. 79g cnT3，pH 7. 62,孔隙度67. 98 %，饱和含水量66. 58 %，全氮0. 57%,全磷0. 34%,全钾1. 21%.(4)分别称取 0. 5g 的垃圾堆肥，以 3ml H2SO4, 7ml HNO3和 21ml HCl 在 120 140°C 下消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高 到150 160°C以除尽残余的HClO4,最后加入Iml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过 滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥 效。结果堆肥中元素Ca、Fe、Mg、Mn的含量随颗粒粒径的减小呈明显下降的趋势，从Ca、 Fe、Mg、Mn等元素含量整体的变化趋势来看，这些元素主要集中在> 600nm的粒径范围内， 在< 600nn粒径范围内Ca、Fe、Mg的含量分别是> 600nm粒径含量的72. 55%,81. 24%, 80. 46%o实施例3(1)实验所用堆肥先去除杂物，然后在105°C条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒 径的堆肥；(2)将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min 和lmin，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其 分散均勻，变成悬浊液；(3)然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸 尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、1200nm、600nm、300nm、240nm 和 IOOnm ；其堆肥中有机质含量 22. 00 %，容重 0. 79g cnT3，pH 7. 62,孔隙度67. 98 %，饱和含水量66. 58 %，全氮0. 57%,全磷0. 34%,全钾1. 21%.(4)分别称取 0. 5g 的垃圾堆肥，3ml H2SO4, 7ml HNO3 和 21ml HCl 在 120 140°C 下消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高 到150 160°C以除尽残余的HC104，最后加入Iml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过 滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥 效。结果Zn元素主要集中在堆肥6颗粒中，同时在堆肥4粒径也有较高的积累。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡 是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于 本发明技术方案的范围内。
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权利要求
一种细微化垃圾堆肥肥效的测定方法，其特征在于，(1)实验所用堆肥先去除杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；(2)将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min和1min，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其分散均匀，变成悬浊液；(3)然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、1200nm、600nm、300nm、240nm和100nm；其堆肥中有机质含量22.00％，容重0.79g cm-3，pH 7.62，孔隙度67.98％，饱和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全钾1.21％；(4)分别称取0.5g的垃圾堆肥，以3ml H2SO4，7ml HNO3和21ml HCl在120～140℃下消化，当棕黄色的烟散尽后，再加入2ml HClO4直到溶液变得澄清透明，然后将温度提高到150～160℃以除尽残余的HClO4，最后加入1ml HNO3和少量去离子水将消化物溶解，过滤后再用去离子水定容到25ml，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥效。
全文摘要
本发明涉及一种细微化垃圾堆肥肥效的测定方法。它是将堆肥先去除杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥，然后在24000转/分下粉碎，时间分别为9min、6min、3min、2min和1min，以制备出不同粒径的堆肥，将不同粒径的堆肥放入酒精中，并用超声波振荡器使其分散均匀，变成悬浊液；然后用牙签粘上少许悬浊液，在样品台表面涂上一层，经电热风吹干，再用吸尘器吸半分钟，最后用S4800场发射扫描电镜进行粒径测量，所得堆肥粒径分别为1700nm、1200nm、600nm、300nm、240nm和100nm；分别称取0.5g的垃圾堆肥进行消化物定容，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定细微化垃圾堆肥肥效。
文档编号G01N1/28GK101887021SQ201010191340
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者多立安, 赵树兰 申请人:天津师范大学