废弃菌菇棒与牛粪共堆肥过程中DOM的光谱特征研究

堆肥是废弃菌菇棒资源化利用的重要途径,而堆肥过程中溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)的变化特征对探究堆肥反应过程具有重要意义。因此,为探究废弃菌菇棒与牛粪共堆肥过程中DOM的光谱特征及废弃菌菇棒的腐殖化过程,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)和荧光光谱(FS),对堆体中DOM的结构与组成变化进行研究。UV-Vis结果表明,随着堆肥的进行,DOM的不饱和度和芳构化程度增强;紫外光谱特征参数SUVA254、SUVA269和SUVA280增大,E250/E365值(250和365 nm处吸光度的比值)降低,说明堆肥中木质素类物质被分解转化为芳香化合物,芳香化程度加深,且DOM分子量增加;E253/E203(253和203 nm处吸光度的比值)和A240~400(240~400 nm范围内紫外光谱的积分面积)增大表明DOM苯环上脂肪链被氧化分解,产生了羟基、羰基等官能团,使得分子缩聚程度及腐殖化程度加深。FTIR结果表明,DOM中脂肪族类和多糖类物质逐渐减少,芳香族类物质含量增加。发射荧光光谱418 nm处的荧光峰表明初始物料中含有大量结构相对复杂的类腐殖物质;334和418 nm处的荧光峰红移至428 nm附近,说明结构简单的物质不断被分解利用,芳香基团进一步缩合,形成共轭程度高、结构更复杂的类腐殖质物质。同步荧光光谱中蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)降低了42.1%,富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)和胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)分别增加14.0%和152.3%,说明类蛋白质物质和单芳香族化合物不断被分解利用,而类胡敏酸物质和类富里酸物质不断形成,同时存在富里酸类物质向更稳定的胡敏酸类物质转化的过程。利用三维荧光光谱结合平行因子分析将DOM解析为类富里酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类蛋白物质(C3)三类组分。与堆肥初期相比,堆肥结束时C1和C2组分占比分别增加22.42%和126.91%,C3组分占比降低73.32%,且C1和C2组分占比之和达90.04%,表明类蛋白物质含量降低,类腐殖物质显著增加,最终成为DOM的主要成分。研究显示,废弃菌菇棒与牛粪共堆肥DOM的芳香化和腐殖化程度随堆肥的进行逐渐加深,且主要发生在堆肥前期。