中温厌氧消化对猪、奶牛粪中腐殖质含量及结构的影响

为阐明畜禽粪便厌氧消化后腐殖质的特性,文章以猪粪和奶牛粪为研究对象,探讨了进料总固体(TS)为4%和8%条件下中温35℃±1℃厌氧消化后物料中腐殖质含量和结构的变化特征。结果表明,中温厌氧消化后猪粪和奶牛粪的总腐殖质(HS)和富里酸(FA)含量均显著(p<0.01)降低;胡敏酸(HA)含量在发酵猪粪中显著(p<0.01)降低,而在发酵奶牛粪中无显著性变化。基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果发现,猪粪消化残留物中糖类占比增多,脂肪族、酚类、蛋白质化合物占比减少,而奶牛粪发酵后多糖类物质占比减少,脂肪族、脂质、酚类化合物占比增加。芳香族化合物仅在高浓度猪粪中温厌氧消化后有少量被分解。该研究为畜禽粪便消化残留物后续的合理利用及环境风险评估提供参考。

不同浓度猪、奶牛粪水中温厌氧发酵沼液中DOM的光谱特征

养殖粪水中物质的组成变化决定其潜在的环境效应,溶解性有机质(DOM)是养殖粪水的重要组成部分。研究对总固体浓度(TS)分别为4%和8%的猪、奶牛粪水进行批次中温厌氧发酵试验,分析了猪粪和奶牛粪沼液中DOM的含量变化,并结合三维荧光光谱(3DEEM)和平行因子分析法(PARAFAC),解析沼液DOM的荧光光谱特性及组分变化特征。结果表明,中温厌氧发酵结束后,沼液中DOM含量均极显著(p<0.001)降低。沼液DOM主要包含类酪氨酸、类富里酸、类色氨酸和类胡敏酸4种荧光组分,其中类胡敏酸的相对含量均显著(p<0.05)增加,但类富里酸的相对含量仅在TS为8%的处理中增加,而在TS为4%的处理中降低。沼液DOM的腐殖化指数均极显著(p<0.01)增加,但猪粪沼液DOM的腐殖化程度明显高于奶牛粪沼液。研究结果为畜禽粪便沼液农田利用的潜在环境效应评价提供理论支撑。