文/ 周军
对树叶、草屑等植物自然凋落或人工修剪产生的园林垃圾,传统的处理方式是焚烧和填埋。焚烧会产生二氧化碳等温室气体和污染物;填埋不仅会占用大量的土地资源,其产生的渗滤液和填埋气,也会造成严重的水体和大气污染。
为缓解上述问题,人工腐殖化技术正逐步应用于园林垃圾的处理过程。“好氧发酵生物堆肥”是一种常用的人工腐殖化技术,但由于园林垃圾中的木质纤维素含量较高,不利于微生物分解利用,因此该技术存在腐殖周期长、腐殖化程度低等问题。
传统的人工腐殖化技术有腐殖化和矿化两种作用。其中,腐殖化作用是将园林垃圾变成腐植酸,而腐植酸可增加土壤碳库,起到改良土壤的作用。矿化作用则是将园林垃圾变成二氧化碳、氨气等温室气体。因此,它可能会造成一定程度上的环境污染。人工腐殖化的主要目标是减少矿化,增加腐殖化。
生物强化技术是指通过向传统的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的浓度,从而增强对难降解有机物的降解能力。此技术多应用于有毒、有害、难降解污染物的治理。
科学家利用生物强化技术,通过添加木质纤维素降解真菌,提供更多的腐植酸前体物来促进定向腐殖化,不但有效地提高了堆肥产品中的腐植酸和氮的含量,还降低了腐殖化过程的碳氮损失和温室气体排放,从而减小了矿化作用。
目前,该技术主要通过两种手段强化园林垃圾的定向腐殖。一是通过促进多酚、还原糖、氨基酸等腐植酸前体物的生成,强化定向腐殖;二是通过微生物的氨同化作用,将矿化过程中产生的氨同化成氨基酸,然后让它参与腐植酸的合成。腐植酸是一种相对稳定、不易被再次分解成二氧化碳的材料。
在园林垃圾的矿化过程中,二氧化碳和氨气,还会同时释放热量。这些热量不能被浪费。鉴于此,科学家提出了物质能量“极限利用”理论—一种专门针对定向腐殖化的理论。
假设有100 份园林垃圾的有机质,“极限利用”就是要让其中的90 份腐殖化,剩下的10 份用来矿化。
其中,最核心的是氧气的控制,因为腐殖化和矿化都是在有氧条件下进行的,氧气多,矿化就严重一些。因此,关键在于如何精准控制氧气,让氧气的含量趋近于刚刚够腐殖化。这是未来需要从技术上解决的问题。
将园林垃圾按照粗细进行筛分,将枯枝落叶等小块垃圾打成粉末,将粗树干、树枝等大块垃圾进行切块。两者同时进行腐殖化后,前者可做成有机肥,后者可通过着色做成有机覆盖片。这种有机覆盖片不仅可以抑制粉尘、保水保温,其彩色的外观还具有景观作用,可用于公园和城市建设。
未来园林垃圾定向腐殖化技术可带来生态、经济方面的综合收益。在生态方面,它不仅可以减少传统填埋或焚烧所导致的水、土、气污染,还可替代化肥并实现土壤的碳库封存。在经济方面,它制成的有机肥、有机覆盖片可作为商品进行销售,可以带来土壤碳汇收益。
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