生物质覆盖对沼液污染气体排放的影响及机制

作者：魏佳欣; 亓传仁; 刘婉岑; 罗文海; 李国学; 张智烨^*

来源：中国环境科学, 2023, 43(04): 1744-1756.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2023.0061

• 锯末
• 园林废弃物
• 玉米秸秆
• 沼液
• 气体排放
• 微生物群落结构
• 覆盖

为探究锯末、园林废弃物和玉米秸秆在相同覆盖质量(650g)下对奶牛场黑膜沼气池发酵产生的沼液贮存过程中污染气体排放的影响,采用动态箱法测试了3种材料覆盖下沼液的氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放量.结果表明,与不覆盖处理相比,覆盖对NH3有明显的减排效果,但N2O、CH4、CO2和H2S的排放量有所增加,从而提高了综合温室效应.总CO2排放当量增幅为:园林废弃物(26.0%)>玉米秸秆(24.7%)>锯末(12.9%).从微生物群落结构来看,覆盖处理抑制了具有化能异养、好氧化能异养、硝酸盐氨化、硝酸盐还原、亚硝酸盐呼吸和硝酸盐呼吸等功能的微生物活性,降低了沼液内部的碳、氮、硫循环强度.与园林废弃物和玉米秸秆相比,锯末覆盖明显降低了沼液内部拟杆菌科(Bacteroidaceae)和紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)等细菌的相对丰度,对沼液内部的碳、氮循环抑制作用最大,更好地减弱了沼液内部的有机质分解和污染气体产生.然而,覆盖下的沼液总CO2排放当量却有所增加,这可能是由于材料覆盖厚度较小,导致覆盖的生物质材料腐解对气体排放的贡献大于覆盖材料对气体产生的抑制作用和对气体排放的阻挡、吸附作用.基于上述研究,锯末覆盖材料最难分解以致总CO2当量增加最少,且形成的隔层对沼液内部碳、氮循环的抑制作用最强,表现出较好的温室气体减排潜力.因此,应进一步研究更高厚度的锯末材料覆盖沼液对气体排放的影响,确定合适的覆盖参数,以实现沼液贮存过程中的污染气体减排.

• 单位
  中国农业大学