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RTK淺談塑料生物降解過程堆肥中的碳氮比CN
當(dāng)我們在閱讀EN 13432,、GB/T 19277.1、GB/T 19811等可降解材料生物降解測試標(biāo)準(zhǔn)以及依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行降解試驗(yàn)時(shí),，會(huì)經(jīng)常遇到“碳氮比（C/N）"的概念,。它是塑料生物堆肥降解測試中的一個(gè)重要參數(shù)，直接決定了堆肥降解的效率,。因此在這篇文章中,，我們將探討為什么這個(gè)比例很重要。
為什么C/N很重要,？
在堆肥中,，微生物通常需要四種基本元素作為營養(yǎng)物質(zhì)：碳C、氮N,、磷P,、鉀K。這其中,，C和N便是最重要的兩種營養(yǎng)元素,。
微生物如細(xì)菌本身由C和N組成，通常比例為8:1,。為了生長和繁殖,，它們需要碳來維持自身結(jié)構(gòu)和獲得能量，而需要氮來合成原生質(zhì)如蛋白質(zhì),。
如果C/N和其他條件合適,，中溫微生物會(huì)在中等溫度下生長，開始分解堆肥中的有機(jī)物質(zhì),，比如可降解塑料材料,，并在過程中產(chǎn)生熱量。這些微生物在20到45℃的溫度下活性最好,。
中溫微生物隨后被高溫微生物所取代,，高溫微生物在高溫下茁壯成長。高溫可殺死堆肥中的病原體和雜草種子,，可降解材料迅速分解,，加速了堆肥過程的這一階段。
C/N直接影響微生物分解有機(jī)物的速度,，進(jìn)而決定發(fā)酵速度和堆腐產(chǎn)品的質(zhì)量,。若添加過多的碳，氮元素供應(yīng)不足,，堆肥過程就會(huì)減慢,，延長發(fā)酵過程，產(chǎn)生二氧化碳多，高溫持續(xù)時(shí)間長,。如果氮太多,，微生物繁殖會(huì)因?yàn)槟芰坎蛔愣艿揭种疲瑢?dǎo)致分解緩慢且不*,，氮會(huì)以氨的形式流失,，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致難聞的氣味排放污染環(huán)境。
富含碳的材料可以為堆肥堆提供其他功能,。比如,，木屑有助于構(gòu)建結(jié)構(gòu)，而紙張和紙板等材料有助于吸收分解過程中產(chǎn)生的滲濾液,。
獲得一個(gè)良好的C/N不僅僅是高效堆肥,，它還可以幫助環(huán)境。根據(jù)《Practical Compost Engineering》（Haug,，1993）,，從高氮源釋放的氨可以被貧氮材料中的微生物捕獲合成，而不是釋放到大氣中,。
堆肥的最佳C/N是多少,？
1953年，McGaughey和Gotass進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn),。研究人員測試了201到78:1的C/N,。他們發(fā)現(xiàn)最佳速度范圍是30:1到35:1。低于這個(gè)范圍,，過量的氮流失,，而高于這個(gè)范圍，堆肥速度減慢,。然而,，即使C/N為78:1，堆肥仍能在21天內(nèi)產(chǎn)生,。
Oguwande的另一項(xiàng)研究（doi.org/10.1016/j.biortech.2008.02.020）發(fā)現(xiàn),，C/N為25:1時(shí)，過程中的氮損失最小,。然而,，所有試驗(yàn)比例（從20:1到30:1）都可讓堆肥在2~3個(gè)月內(nèi)熟化。
《On-farm Composting Handbook》一書建議,，C/N從20:1到40:1都是不錯(cuò)的選擇,，有時(shí)甚至高達(dá)50:1。與此同時(shí),，《The Practical Handbook of Compost Engineering》一書認(rèn)為,，保持C/N高于15:1將有助于確保氮不會(huì)流失,，不會(huì)以氨的形式流失到大氣中。
簡而言之,，研究表明理想的比例是25:1到35:1左右,，但你也可以用具有更大范圍C/N的堆肥。
堆肥材料分解率
C/N并不是影響堆肥過程的weiyi因素,。另一個(gè)因素是高碳材料分解的速度,。
木質(zhì)材料含有高濃度的木質(zhì)素，這種物質(zhì)分解得更慢,，而水果廢料含有更高含量的纖維素，分解得更快,。一個(gè)以木質(zhì)碳源為主的堆肥最終會(huì)失去理想的C/N,，這會(huì)減慢堆肥過程，并導(dǎo)致其變得有臭味,。
同時(shí),，木質(zhì)材料可以為堆肥提供結(jié)構(gòu)，幫助形成氣穴,，為微生物提供氧氣,。在理想情況下，最好同時(shí)使用木質(zhì)和非木質(zhì)材料進(jìn)行堆肥,。
我們真的需要擔(dān)心C/N嗎,？
一般來說，不biguo于擔(dān)心堆肥的C/N,。
除非你每次向堆肥中添加材料時(shí)都能拿出計(jì)算器和天平,，否則你不會(huì)得到wanmei的結(jié)果。每種材料都有不同的C/N,，甚至一些學(xué)術(shù)文獻(xiàn)在C/N上也會(huì)有不同的認(rèn)知,。
即使你能計(jì)算出確切的C/N，你仍然需要考慮材料的體積,，它包含多少空氣和水分,，以及它分解的速度。也許這就是為什么許多有經(jīng)驗(yàn)的堆肥工程師并不會(huì)太擔(dān)心比例的原因,。
高碳高氮堆肥材料
對于初次進(jìn)行堆肥實(shí)驗(yàn)的人員來說,，很難精確地計(jì)算C/N，除非使用高級(jí)的分析儀器進(jìn)行測定,，比如元素分析儀,。但我們確實(shí)需要大致正確地計(jì)算，此外,，通過添加高碳或高氮材料可以解決許多問題,。例如,，如果堆肥沒有升溫，添加高氮材料可以很快使其升溫,。如果堆肥堆開始發(fā)臭,，可以添加一些高碳材料。
常見材料的C/N
通過上述材料的不同搭配,，我們可以優(yōu)化調(diào)節(jié)堆肥的C/N,，從而用于生物堆肥降解測試。
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