堆肥是小麦秸秆资源化利用重要的途径之一, 然而目前关于秸秆单一物料堆肥的研究较少。 水溶性有机物（DOM）被普遍认为是堆肥中最活跃的有机组分, 因此探讨DOM的演变特征可有效评价秸秆的腐熟过程。 以小麦秸秆好氧堆肥过程中的DOM为研究对象, 利用总有机碳、 紫外-可见光光谱（UV-Vis）、 三维荧光光谱（EEM）结合平行因子（PARAFAC）分析方法, 阐明小麦秸秆堆肥过程中DOM的含量、 结构和组成的演变特征。 结果表明: 堆肥过程中DOM的有机碳含量降低了23%, 说明DOM是堆肥中活跃的有机质组分。 值得注意的是, 堆肥前期DOM微生物降解最为剧烈。 UV-Vis谱图显示DOM光谱随堆肥进行不断降低, 表明堆肥过程芳香族物质不断降解。 EEM光谱显示出显著的荧光峰演变趋势, 由堆肥前期较强的类蛋白荧光峰（D, E）演变为堆肥后期较强的类腐殖质荧光峰（H）, 表明堆肥过程DOM的物质组成发生改变。 通过光谱参数SUVA254和HIX的观测, 发现随着堆肥进行, DOM的芳香度和腐殖化程度呈现动态变化, 整体呈增强趋势。 由此可推测堆肥过程DOM降解的成分主要为非腐殖质, 而腐殖质类物质的相对含量则不断提升、 整体芳构化和腐殖化程度增加。 EEM-PARAFAC进一步定量分析了DOM组分的演变特征。 随着堆肥的进行, DOM中的类蛋白物质（C3）相对含量显著降低（~46%）, 而类富里酸（C1）和类腐殖酸（C2）物质相对含量分别提高了45%和80%。 DOM中的组成由堆肥初期的C1∶C2∶C3=41∶17∶42演变成堆肥后期的53∶27∶20。 结果揭示出堆肥过程中类蛋白物质发生显著的降解, 而类腐殖质则由于分子聚合生成作用和微生物降解速率较慢等因素逐渐演变成堆肥DOM的主要组分。 相关性分析结果显示HIX与C1和C2均呈现极显著正相关（r=0.806~0.853）, 表明腐殖化指数(HIX)可有效指示DOM的腐殖质物质组成。 本研究结果可为进一步优化小麦秸秆堆肥条件, 改善秸秆有机肥质量提供科学依据。

抗酸化微生物复合菌系(AAMC)通过多种耐酸、 嗜酸微生物的协同作用, 在克服由于酸化抑制导致的餐厨垃圾堆肥发酵崩溃问题方面效果显著, 接种AAMC可明显加速有机物质降解。 然而生物堆肥存在有机物彻底降解和碳重新固定(形成稳定的腐殖质类物质)两种途径, 有机质降解与腐殖质形成具有互动关系, 为腐殖质形成提供原材料。 为探究接种AAMC对餐厨垃圾堆肥腐殖质品质的影响, 采用树脂柱法进行腐殖质分组, 分别研究接种AAMC对富里酸、 亲水性组分和胡敏酸3个组分分子结构复杂度和稳定性的影响。 设接种组(AAMC)、 加碱组(MgO和K2HPO4)和自然堆肥组3个处理, 采用三维荧光技术(EEM)结合两种定量表征方法区域体积积分(FRI)和平行因子分析(PARAFAC), 实现对富里酸、 亲水性组分和胡敏酸3个组分光谱学性质定量表征的准确性和完整性。 FRI结果显示, 堆肥结束后3个腐殖质组分中表征简单分子结构组分例如羧基或蛋白源结构区域的Pi, n值均降低, 接种组降低幅度显著大于对照组, 降低幅度大小排序为: 接种组＞加碱组＞对照组。 表征高芳香度和缩聚程度的胡敏酸类物质区域的Pi, n值均上升, 且接种组上升幅度显著高于其他两处理, 上升幅度排序也为: 接种组＞加碱组＞对照组。 PARAFAC结果显示, 富里酸和胡敏酸组分又可分成短波长胡敏酸、 长波长胡敏酸和色氨酸或类蛋白类物质3个组分, 亲水性组分又可分为短波长胡敏酸、 色氨酸和酪氨酸3个组分。 堆肥结束后, 表征短波胡敏酸和长波胡敏酸组分的Fmax升高, 而表征色氨酸等类蛋白类物质组分的Fmax降低, 升高或降低的幅度接种组最高, 显著高于加碱组和对照组。 综上结果说明接种AAMC可明显促进腐殖质组分子结构复杂化、 稳定化, 提高腐殖质组分高芳香度和缩聚程度, 改善餐厨垃圾堆肥腐殖质品质, 利于施用堆肥土壤保水保肥。 这可能与AAMC具有高的小分子有机酸降解、 转化能力, 可规避酸累积对堆肥微生物活性的抑制导致的堆肥腐殖化效率低的问题密切相关。 添加化学缓冲剂也能一定程度促进腐殖质组分稳定化、 结构复杂化和提高堆肥腐殖化程度。 这可能与堆料pH的改善, 使得小分子有机酸可被持续降解和转化, 有利于堆肥腐殖化进程有关。

畜禽养殖业的迅速发展和疾病的日益复杂导致了兽用抗生素的广泛使用, 但大部分抗生素不能被机体完全吸收, 最终以原形或者代谢产物形式由粪尿排出, 导致了畜禽粪便中大量残留抗生素。残留抗生素多途径进入土壤、水体, 由此引起的潜在生态风险及抗性基因传播备受关注。本文总结了抗生素残留的降解方法: 堆肥、厌氧消化、高级氧化、植物修复等, 并对各种降解方法中的影响因素进行了阐述, 以期为畜禽粪污的无害化处理和资源化利用提供参考。

为了探究添加钙基膨润土(CB)对猪粪好氧堆肥过程中水溶性有机物(DOC)动态变化的影响, 向猪粪和木屑混合物料中添加不同质量比的CB, 采用自制的强制通风好氧发酵装置, 进行了为期60天的好氧堆肥试验。 定期采集堆肥样品并进行冷冻干燥, 通过紫外-可见光谱(UV-Vis), 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和荧光光谱(FS)相结合的方法, 对堆肥样品中DOC光谱特征的变化进行研究。 结果表明, 在堆肥过程中DOC呈降低趋势, 且随着CB添加量的增多, DOC的降解率为49.11%~62.92%； 堆肥DOC相应的UV-Vis和FS光谱分析显示, 类腐殖质的特征峰强度不断升高, 而碳水化合物、 类蛋白的特征峰强度逐渐降低； 且与对照相比, 添加钙基膨润土使类腐殖质特征峰的强度增大, 峰位置红移。 堆肥结束时, 相较于对照, 添加CB处理的光谱特征参数SUVA254, SUVA280和腐殖化系数分别增加了16.51%~47.72%, 8.58%~44.02%和23.16%~88.22%, 且5%添加比例最佳, 这被FTIR解析峰密度进一步证实； 相关性分析显示, SUVA254与堆肥腐熟度呈极显著相关, 可指示堆肥腐熟度。 综上所述, 随着堆肥的进行, 有机物由非腐殖质向腐殖质转化, DOC的分子质量及芳构化程度逐渐增加, 且添加CB对这一过程具有促进作用, 并以5%添加比例最佳。

水溶性有机物(DOM)所在的固-液交界面是化学反应和微生物活动最活跃的部分。 DOM中存在具有氧化还原作用的含氧芳香性官能团， 使得DOM能影响有机污染物和重金属污染物迁移与转化。 堆肥物料猪粪含有丰富且有利于微生物生长的氮元素， 其DOM结构变化可能具有一定的独特性。 本研究选取8个不同阶段的猪粪堆肥样品， 提取其中的DOM， 利用紫外-可见光光谱和三维荧光光谱等现代光谱学方法， 并结合基础理化指标解析猪粪堆肥DOM的结构和组分演变特征。 在堆肥过程中可溶性有机碳和总有机碳分别降低了5888%和1630%， 说明可溶性有机碳的降解速率要高于不可溶性有机碳。 紫外-可见光光谱特征值SUVA254， SUVA280和E253/E203均随着堆肥过程呈现出逐渐增加的趋势， 表明堆肥过程DOM芳香性升高， 大分子有机质含量增大， 芳环取代基中含氧基团增多。 基于三维荧光光谱体积积分中类酪氨酸、 类色氨酸和微生物代谢产物的百分比分别从1596%， 1814%和2545%降低至553%， 1127%和1796%， 而类胡敏酸和类富里酸的百分比则分别从1767%和2277%增加至2062%和4462%， 这一方面是由于DOM中各有机质组分中类蛋白物质降解速率比类腐殖质物质快， 另一方面是由于随着堆肥进行一部分类蛋白物质会转化为类腐殖质物质。 研究结果可为调控生产稳定化、 无害化的堆肥产品提供科学依据。

在中国,厌氧发酵的渣滓——沼渣的主要处理方式是作为有机肥直接施用于土壤,此方式对土壤存在不利影响,本研究采用畜禽粪便与沼渣混和堆肥的方式处理沼渣,可避免传统沼渣处理方式的缺陷,改善土壤质量.初始原料组成对堆肥过程有显著影响.为揭示初始物料组成对堆肥理化、生物和光谱学性质的影响,进行了15组不同物料配比的沼渣、猪粪和鸡粪混合堆肥试验.对堆肥理化和生物指标进行了测定,并采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、同步和三维荧光光谱(3D-EEM)结合区域体积积分(FRI)和平行因子分析(PARAFAC)识别特征光谱参数,表征堆肥光谱学特性,采用典型对应分析(CCA)分别建立堆肥理化生物学性质和光谱学性质与初始物料组成的关系.结果显示:堆肥理化、生物学性质和光谱学性质都与初始物料组成有较高相关性,前4个排序轴分别合并解释了83.9%和97.5%的样本总变异.影响堆肥理化、生物学性质和光谱学性质的环境因子排序分别为:猪粪量＞鸡粪量＞沼渣量和沼渣量＞猪粪量＞鸡粪量.富碳原料有利于堆肥腐熟,高比例富氮原料不会导致堆肥氨氮累积.在沼渣混合物料堆肥中,低比例的沼渣有利于腐殖质形成.对沼渣与畜禽粪便混合堆肥发酵效果的评价应综合考虑理化、生物学指标和光谱学参数.

水溶性有机物(DOM)紫外-可见吸收光谱特性是评价堆肥腐熟度重要方法之一,但由于紫外-可见吸收光谱指标众多,单指标评价具有较大局限性.因此,本研究开展了影响堆肥腐熟度的关键紫外-可见光谱特性指标识别,并采用化学剂量学方法评价了不同来源堆肥腐熟程度.与传统单一物料评价相比,优选的评价指标及评价方法更具普适性.不同物料堆肥过程中DOM紫外-可见光谱特性分析结果表明,SUVA254和SUVA280值呈明显的增加趋势,E250/E365和E4/E6值呈相反的趋势,而A226～400,S275～295,S350～400值则在堆肥末期变化显著.相关分析表明不同紫外-可见光谱参数(E2/E4和E235/E203除外)彼此之间相关性显著;主成分分析显示,DOM紫外-可见光谱指标A226～400,SUVA254,S350～400,SUVA280,S275～295可作为堆肥腐熟程度关键影响评价指标.在此基础上,采用筛选的特性指标对堆肥末期进行聚类分析,可将九种不同来源堆肥分为两大类,第一类为猪粪、鸡粪、污泥、秸秆、园林垃圾、果蔬及生活垃圾等腐熟程度较低的堆肥;第二类为杂草和厨余腐熟程度较高的堆肥。

堆肥材料中腐殖酸的组成和结构直接影响堆肥产品品质和腐熟度。为研究堆肥腐殖酸的组成和形成过程, 进行了生活垃圾堆肥并提取了不同堆肥阶段样品中的胡敏酸和富里酸, 采用红外光谱和二维相关分析, 探讨了堆肥过程胡敏酸、富里酸的组成、结构及随时间演化规律。红外光谱结果显示, 堆肥胡敏酸组成复杂, 在2 917～2 924, 2 844～2 852, 2 549, 1 662, 1 566, 1 454, 1 398, 1 351, 990～1 063, 839, 711 cm-1均出现了吸收峰;相对于胡敏酸, 堆肥富里酸结构简单, 仅在1 725, 1 637, 990 cm-1出现了吸收峰。上述吸收峰的出现表明堆肥胡敏酸和富里酸均含有木质素来源的苯环和糖类结构, 但胡敏酸还含有丰富的脂族和蛋白类结构, 这些在富里酸中含量较低;堆肥过程糖类、脂类、蛋白类及木质素结构均发生了降解, 但是在胡敏酸和富里酸中它们的降解优先顺序不同。二维相关光谱分析结果表明, 胡敏酸中降解先后顺序为脂肪类—蛋白类—多糖类和木质素, 而富里酸中为蛋白质—多糖和脂肪类, 降解过程均生成了羧酸、酮类和酯类结构, 其中羧酸类物质一部分在堆肥中形成了碳酸盐。研究结果表明, 红外光谱结合二维相关分析不仅可以获得堆肥腐殖酸官能团组成, 还可以揭示堆肥过程这些官能团降解顺序, 确定堆肥腐殖酸合成机制和动力学过程。