好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化影響因素研究進展

魏姣皎， 熊駿生， 袁 麗， 張一鳴， 尹哲綱， 倪偉敏,2， 張杭君,2， 丁 穎,2

(1. 杭州師范大學生命與環(huán)境科學學院，浙江 杭州 310036； 2. 杭州師范大學生態(tài)系統保護與恢復杭州市重點實驗室，浙江 杭州 310036)

好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化影響因素研究進展

魏姣皎1， 熊駿生1， 袁 麗1， 張一鳴1， 尹哲綱1， 倪偉敏1,2， 張杭君1,2， 丁 穎1,2

(1. 杭州師范大學生命與環(huán)境科學學院，浙江 杭州 310036； 2. 杭州師范大學生態(tài)系統保護與恢復杭州市重點實驗室，浙江 杭州 310036)

好氧堆肥是有機廢物資源化處理利用途徑之一.然而，好氧堆肥過程中釋放的氨氣不僅帶來嚴重的惡臭污染，而且還導致堆肥肥效降低，這已成為堆肥產業(yè)亟待解決的重要問題.文章概述了好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化影響因素的研究進展，并提出好氧堆肥氨氣釋放控制和保氮技術研究的發(fā)展方向.

好氧堆肥;氨氣;氮素損失;氮素轉化

0 引 言

好氧堆肥是在微生物的參與下，有機廢棄物通過各種物理、化學和生物作用逐漸趨于穩(wěn)定化和腐殖化的生物化學過程[1]，也是減量化、無害化、資源化處理廢棄物的有效途徑[2-3].然而，好氧堆肥過程釋放的揮發(fā)性惡臭氣體會導致嚴重空氣污染問題.據研究，堆肥過程惡臭氣體主要有氨氣、胺類、二甲硫醚，短鏈脂肪酸、乙苯和對傘花烴等6種，其中氨氣的揮發(fā)濃度最高，如廚余垃圾為主的堆肥釋放的氨氣量為867 μg·m-3，以雞糞作為主要原料、廚余垃圾作為第二原料的堆肥釋放的氨氣量高達17 347 μg·m-3[4].

氨氣的釋放帶來空氣污染問題的同時，也對人畜的健康構成巨大的威脅.低濃度的氨對皮膚和粘膜有刺激作用，常易溶解在呼吸道粘膜和眼結膜上，使粘膜充血、水腫，引起結膜炎、支氣管炎、肺炎和肺水腫等，長期暴露于氨氣環(huán)境下的畜禽體重增加緩慢、飼料轉化率低[5]；高濃度的氨可使接觸的局部發(fā)生堿性化學灼傷、組織壞死，也可引起中樞神經麻痹、中毒性肝病和心肌損傷等明顯的病理反應和癥狀.因此，我國勞動衛(wèi)生要求空氣中氨的含量不超過40 mg·m-3[6].

除此之外，堆肥過程中氨氣的釋放還會使堆肥中氮素流失，從而導致堆肥的肥效降低[7].由于堆肥中的有機氮和無機氮都是農作物最重要的營養(yǎng)來源，因此堆肥中可供農作物吸收利用的氮素含量成為評判堆肥品質優(yōu)劣的一個重要標準[8].堆肥過程中的氮素損失最主要的形式是通過氨氣釋放，其導致的氮損失率在19%～77%之間[9-10].此外，有0.2%～9.9%的氮素是以硝化和反硝化作用的中間產物N2O的形式損失[11-12].可見，控制堆肥過程氨氣的釋放可以減少惡臭污染和氮素損失，氨氣釋放和氮素轉化的研究是好氧堆肥惡臭污染控制技術和保氮技術的關鍵.

本文概述了好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化的影響因素研究進展，為好氧堆肥中氨氣惡臭的原位控制以及提高堆肥質量等技術研究提供參考.

1 好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化的影響因素研究

影響好氧堆肥過程氨氣釋放的因素有很多，如曝氣量、物料C/N、堆體pH、溫度、含水率、堆肥添加劑以及堆體微生物群落等[13-14].將這些影響因素控制在一個理想的范圍內，可以有效地減少堆肥過程中的氨氣釋放.除此之外，很多研究者在這些單因素研究的基礎上考察了多個因素對氨氣釋放的影響，發(fā)現這些因素之間有一定的相互促進或者制約關系[15-16].在堆肥過程中對這些影響因素進行合理調控和優(yōu)化組合，從而可以對好氧堆肥過程中氨氣釋放進行最優(yōu)的原位控制，同時達到較理想的保氮效果.

1.1 不同曝氣量對氨氣釋放和氮素轉化的影響

好氧堆肥過程中需要的氧氣通常是采用向堆體內部曝氣的方式通入的.曝氣是影響好氧堆肥的關鍵環(huán)節(jié)，曝氣量過小容易造成堆體厭氧，曝氣量過大又會導致堆體熱量散失過快，同時也會導致氨氣等惡臭的大量排放[17]，適宜的曝氣量是堆肥取得成功的重要保障.一些研究者們也對此進行了相關的研究，結果如表1所示.

表1 不同曝氣量對氨氣釋放和氮素轉化的影響Tab. 1 Impact on volatilization of NH3 and nitrogen transformation with different aeration

由此可見，曝氣量的增大會使得氨氣的釋放量增大，同時堆體中的氮素損失也增大，高曝氣量可以使得90%～99%的氮素以氨氣和滲濾液的形式流失，而在低曝氣量的條件下，僅有47%～85%的氮素以氨氣和滲濾液的形式損失[20].然而在曝氣量較小的情況下,氧氣供應不足會導致有機物分解成不徹底的氧化產物，比如H2S、SO2、硫醇類等含硫化合物[21].

因此，合理控制曝氣量不僅可以減少氨氣釋放帶來的惡臭污染，也可以降低堆體中的氮素損失，從而確保成熟堆肥的肥效.

1.2 堆體C/N對氨氣釋放和氮素轉化的影響

堆肥原料的C/N是堆肥過程的一個重要參數，較適宜的范圍是15～35之間，在好氧堆肥過程中C/N的變化取決于堆體中總碳和總氮含量的變化[22].C/N不僅關系到堆肥成功與否，也影響著氨氣惡臭的釋放.表2為一些研究者們的相應研究成果.

表2 堆體C/N對氨氣釋放和氮素轉化的影響Tab. 2 Impact on volatilization of NH3 and nitrogen transformation with different C/N

由此可見，隨著堆體C/N的不斷增高，氨氣的釋放量也在增大，相應地也加劇了氮素的損失.這是由于在較高的C/N條件下產生的氨氣很大部分可以被微生物所固定，從而降低了整個堆體中氨氣的釋放量[22-23].Liang等[24]通過對在秸稈和糞便為原料的堆肥中添加可以調節(jié)總碳量的糖漿、辦公用紙和兩種化學緩沖試劑來探究氨氣的釋放情況，結果表明，在整個堆肥過程中，氮素損失率占總氮量的12%～25%，而其中60%～99%的氮素損失都是以氨氣的形式揮發(fā)掉并且添加糖漿可以充分地減少氨氣的揮發(fā).這也是由于提高了堆體中的C/N，使氨氣更容易被微生物固定.

因此，在低C/N(≈20)條件下，氨氣的釋放量較高，氮損失較大.而在較高C/N(≈25)條件下，氨氣的釋放量較低，氮損失也較小.由此可見，在堆肥過程實際操作中，將堆體C/N控制在25左右可以有效減少氨氣的產生和氮素的損失，不僅可以減小堆肥過程中的氨氣污染，也可以提高成熟后堆肥的品質.

1.3 堆體pH對氨氣釋放和氮素轉化的影響

堆體pH也是好氧堆肥過程中的一個重要參數，微生物的生命活動影響著堆肥過程氨氣的釋放和氮素的轉化，而大部分微生物都需要在一個適宜的pH條件下才能維持活性，因此，堆體pH是影響堆肥過程中氨氣釋放和氮素轉化的一個關鍵因素.

單愛麗等[25]探究了城市生活垃圾堆肥過程中堆體pH的變化和氮素轉化規(guī)律，結果表明，堆體pH先下降后升高，最終穩(wěn)定在中性范圍內，全氮和硝氮含量都是先降低后增加，銨氮含量是先快速增加后緩慢減小至穩(wěn)定，這是由于堆肥開始時微生物利用的有機質比較豐富，微生物繁殖較快，其活動產生的有機酸使堆料pH下降，當達到氨氣揮發(fā)的最大值時，pH也相應達到最低值(為6.21)，當氨氣揮發(fā)量減少時，pH也隨之增高.隨著堆體溫度不斷升高，有機酸也加快分解轉化，從而使pH繼續(xù)升高，當有機質分解完成后，pH會逐漸下降，從而維持在中性范圍內(為6.5～7.0).

然而，Liang等對秸稈和糞便進行實驗室模擬堆肥卻獲得了不同的結果[24].盡管堆體中的全氮、硝氮和銨氮的含量變化趨勢與前者研究結果一致，但是pH卻是先升高后降低.這一現象被解釋為是由于在堆肥初期，在微生物分解有機質過程中，有機氮快速分解，產生大量銨氮，而此時硝化細菌活性受溫度和pH的影響偏低，無法及時將銨氮轉化為硝氮，從而使堆體中pH不斷升高，進而加速了氨氣的揮發(fā)速率，在堆肥中后期，隨著硝化細菌的活性升高，使銨氮不斷轉化成硝氮，從而pH略有降低.

雖然兩位研究者的研究結果有所不同，但是可以看出在堆肥過程中堆體的pH和微生物活性是一個相互影響的過程，最終影響著氮素的轉化和氨氣的釋放.因此，適當控制堆肥初始pH(為6.5～7.0)不僅可以保證堆肥的順利進行，還確保了一個適宜的微生物生存環(huán)境，使得硝化細菌參與的硝化過程順利進行，從而降低氨氣的揮發(fā)，較少氮素的損失.

1.4 溫度對氨氣釋放和氮素轉化的影響

好氧堆肥過程中，溫度是重要的監(jiān)測指標，不同的堆體溫度、環(huán)境溫度都會直接影響到堆肥過程中微生物活性以及有機物的降解.隨著溫度的變化，堆體中的微生物群落結構隨之改變，相應地，也會影響堆肥過程中氨氣的釋放與氮素的轉化.表3是環(huán)境溫度對氨氣釋放和氮素轉化影響的一些研究結果.

表3 環(huán)境溫度對氨氣釋放和氮素轉化的影響Tab. 3 Impact on volatilization of NH3 and nitrogen transformation with different environment temperatures

從表3可以看出，一般情況下，堆肥過程中環(huán)境溫度越高，氨氣釋放量越大.并且在堆肥第0天，溫度對氨氣的釋放量十分關鍵，當環(huán)境溫度從15 ℃上升到22 ℃時，氨氣的釋放量也在不斷增加.

另外，一些研究者也對堆體溫度與氨氣釋放的關系進行了實驗研究.黃兆林[27]對秸稈和牛糞進行堆肥，在通氣條件較好的情況下，堆體溫度可以上升到78 ℃，而堆體溫度一般應控制在45～65 ℃之間.這是因為溫度過高會過度消耗有機質，增大氨氣揮發(fā)從而導致氮素的損失，從而降低堆肥品質.

因此，適當控制環(huán)境(20～35 ℃之間)和堆體溫度(45～65 ℃之間)，不僅可以調控氨氣惡臭的產生，也可以減少有機質的過度降解，提高堆肥產品的品質.

1.5 堆體初始含水率對氨氣釋放和氮素轉化的影響

好氧堆肥堆體的含水率主要影響生物酶的活性和微生物的生物降解活性，進而影響微生物的生命活動，并最終影響氨氣等惡臭的釋放.

Liang等[24]在堆體初始含水率分別為60%和70%的條件下，對整個堆肥過程中氨氣釋放情況進行了研究，結果表明，含水率為60%的堆肥過程中氨氣的釋放量比含水率為70%條件下的要高，這是由于較高的含水率更有利于溶解堆肥過程中釋放的氨氣，從而減少氨氣的釋放.然而，較高的含水率也會阻礙氧氣在堆體中的擴散，可能形成局部厭氧環(huán)境，從而加劇惡臭氣體的產生.

因此，應將堆體初始含水率控制在一個適當的范圍內，保證堆體中氧氣正常擴散的同時，盡可能減少氨氣釋放.堆體的初始含水率一般在50%～80%之間，其中較為理想的含水率為50%～60%[28].

1.6 堆肥添加劑對氨氣釋放和氮素轉化的影響

堆肥添加劑是指為了加快堆肥進程和提高堆肥產品質量，在堆肥物料中加入的有機、無機物質或微生物等[29].

李吉進等[30]在分別添加膨潤土、普鈣和玉米秸稈等3種不同添加劑與不添加添加劑的條件下，對整個好氧堆肥過程中的氨氣累積釋放量進行了分析對比，結果表明，添加膨潤土、普鈣、玉米秸稈比未加添加劑條件下的堆肥中的氨氣累積釋放量分別減少36%、74%和50%.由此可見，堆肥過程加入添加劑可以有效地減少氨氣的釋放.

Jeong等[31]將鳥糞石結晶反應應用于好氧堆肥過程，通過添加鎂鹽和磷鹽使氨氣在堆肥中以磷酸銨鎂結晶的形式沉淀下來，結果表明，此方法可以有效地減少堆肥氨氣的揮發(fā).但是，此法會增加堆肥的總鹽度，從而影響堆肥的循環(huán)利用，在好氧堆肥中加入添加劑保氮的同時也要考慮到后續(xù)資源化利用的相關問題.

Xie等[32]以氨氧化古菌(AOA)作為微生物添加劑來探究堆肥中氮素的轉化以及氨氣的釋放情況，并通過PCR-DGGE技術探究了堆體的微生物群落結構，結果表明，添加了氨氧化古菌(AOA)之后，不僅縮短了堆肥升溫的時間，加速了堆肥化進程，而且也豐富了堆體中的微生物種類，使堆體維持在一個較低的pH水平，減少了氨氣的釋放，提高了堆肥的保氮效果.

由此可見，雖然不同添加劑都可以有效地減少堆肥中氨氣的釋放，但是相比于無機添加劑來說，添加有機和微生物添加劑不但可以有效地減少二次污染，而且可以提高堆肥的循環(huán)利用效率.

1.7 堆體微生物群落對氨氣釋放和氮素轉化的影響

在好氧堆肥過程中，不同階段的微生物群落結構會隨著堆肥化進程的不斷推進而發(fā)生變化，同時，不停變化的微生物群落組成也直接關系到堆肥過程中惡臭氣體的釋放和堆體理化性質的變化，其中也影響著堆體中氨氣的釋放與氮素的一系列轉化.

圖1 堆肥過程中的氮素轉化過程[36-42]Fig. 1 The process of nitrogen transformationduring composting

微生物參與下堆肥過程中氮素轉化過程如圖1所示，其中實線與虛線分別表示好氧與厭氧過程.在整個好氧堆肥的氮素循環(huán)過程中，過程(1)為氨氧化過程，是堆肥過程中在某些細菌與古生菌作用下使銨氮累積量減少的主要過程，也是硝化作用的限速過程，通常出現在堆肥成熟期.Souza等[33]通過對蘑菇堆肥高溫期中微生物生態(tài)學的研究，發(fā)現銨氮的消失主要是由于雙胞蘑菇菌絲的出現將銨氮氧化，而這一過程是因為在堆肥成熟期嗜熱菌S.thermophilum的出現.過程(2)為亞硝氮的氧化過程，亞硝氮作為氮素轉化循環(huán)過程中的中間物質，一般不會大量積累在堆體中，而是被氧化成硝氮.因此，亞硝酸鹽氧化菌具有較高的活性.目前為止，只有4個屬的好氧化能自養(yǎng)微生物能進行亞硝酸鹽氧化，分別是：硝化桿菌屬(Nitrobacter)、硝化螺菌屬(Nitrospira)、硝化球菌屬(Notrococcus)和硝化刺菌屬(Notrospina).過程(3)和(4)為反硝化和固氮過程，一般在反硝化細菌和固氮菌的作用下進行.

為了進一步探討上述過程中的微生物種群功能對氮素轉化的影響，一些研究者也做了相應的研究分析.Li等[34]研究了不同溫度(35±2 ℃和55±2 ℃)下好氧堆肥的氮素轉化與微生物群落結構特征，結果發(fā)現，在微生物與化學作用下，氮素損失的主要途徑是氨氣的釋放，其進一步采用PCR-DGGE技術和RDA分析發(fā)現，在兩種溫度下微生物群落演替有很大的不同，可以看出不同的微生物種類對促進或者抑制氨化作用和氨氣的產生起著至關重要的作用，而在(55±2)℃的時候氨氣釋放量減少是因為在此溫度下發(fā)現了可以維持較低pH環(huán)境的片球菌屬(Pediococcussp.)和可以進行固氮作用的根瘤菌(Rhizobiumsp.)，這兩種微生物可以減少氨氣的釋放.由此可見，氨氣的釋放不僅被一些環(huán)境因素影響著，還被自身堆體內的微生物種群結構所影響，而不同堆肥時期的微生物群落結構也是有變化的，因此也會導致不同堆肥時期氨氣釋放量的變化.Zeng等[35]對家庭垃圾好氧堆肥過程微生物群落與種群動力學的特征進行研究，結果表明，在堆肥升溫期，Nitrosomonasoligotropha-like氨氧化菌數量下降，使得氨氣的釋放量明顯增加，隨著堆肥成熟期氨氧化的主要參與者亞硝化毛桿菌(Nitrosomonaseuropaea/eutropha) 和Nitrosomonasnitrosa-like氨氧化菌的出現，加快了氨氣氧化的速度，促使氨氣向硝氮轉化.由此可以推斷氨氣的氧化很有可能被強大的異養(yǎng)微生物活動所限制.

盡管很多學者已對好氧堆肥堆體微生物群落對氨氣釋放和氮素轉化的影響進行了一些研究，但是不同種群微生物的活性和功能仍需進一步的深入研究，從而可以更深入準確地解釋好氧堆肥過程中氨氣釋放和氮素轉化與微生物的功能關系，進而可以通過調控堆體中相關功能微生物的活性來對好氧堆肥過程中氨氣的釋放進行原位控制.

2 研究展望

近年來，國內外均開展了大量廢棄物好氧堆肥過程氨氣釋放和氮素轉化影響因素的研究，主要包括曝氣量、C/N、pH、溫度、含水率、添加劑和微生物群落等因素，并取得了一些成果.然而，很多研究都只是停留在對堆體中一個整體微生物群落的鑒別，一些分離的與氨氣釋放有關的除臭菌劑沒有鑒定其種類，并且對其生物活性也有待研究.氨氣釋放和保氮相關微生物種類的鑒定以及對堆肥不同階段微生物生物活性的研究，無疑可以更加精確地控制堆肥過程中每一個階段的氨氣釋放和氮素損失.綜上所述，今后好氧堆肥中氨氣惡臭的控制及保氮研究應著力解決以下兩點：1)掌握堆肥過程中不同階段的氨氣釋放規(guī)律，以及堆肥工藝參數對氨氣釋放和氮素損失的影響；2)通過研究不同微生物的種類對氨氣釋放與氮素轉化的影響，進一步將這些微生物的生物活性與氨氣釋放及氮素損失聯系起來，為好氧堆肥氨氣釋放控制和保氮技術研究提供理論基礎.

[1] 趙由才.生活垃圾資源化原理與技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002：140.

[2] 蔡旺煒.我國城市廚余垃圾好氧堆肥研究綜述[J].中國土壤與肥料，2014(6)：8-13.

[3] MAEDA K, HANAJIMA D, TOYODA S, et al. Microbiology of nitrogen cycle in animal manure compost[J]. Microbial Biotechnology,2011,4(6):700-709.

[4] MAO I F, TSAI C J, SHEN S H, et al. Critical components of odors in evaluating the performance of food waste composting plants[J]. Science of the Total Environment,2006,370(2/3):323-329.

[5] WATHES C M, DEMMER T M, TEERS N, et al. Production response of weaned pigs after chronic exposure to airbone dust and ammonia[J]. Animal Science,2004,78(1):87-97.

[6] 楊峰.枯草芽孢桿菌的抗逆性及其對仔豬生化指標和氨氣排放的影響[D].杭州：浙江工商大學，2011.

[7] LI R H, WANG Q, ZHANG Z. Nutrient transformation during aerobic composting of pig manure with biochar prepared at different temperatures[J]. Environmental Technology,2015,36(7):815-826.

[8] 呂子文，顧兵，方海蘭.綠化植物廢棄物和污泥的堆肥特性研究[J].中國土壤與肥料，2010,2010(1)：57-64.

[9] TIQUIA S M, RICHARD T L, HONEYMAN M S. Carbon, nutrient, and mass loss during composting[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems,2002,62(1):15-24.

[10] TIQUIA S M, TAM N F. Fate of nitrogen during composting of chicken litter[J]. Environmental Pollution,2000,110(3):535-541.

[11] SZANTO G L, HAMELERS H M, RULKENS W H. NH3,N2O and CH4emissions during passively aerated composting of straw-rich pig manure[J]. Bioresoure Technology,2007,98(14):2659-2670.

[12] KADER E, ABD N, ROBIN P, et al. Turning, composting and the addition of water as factors affecting gaseous emissions in farm manure composting[J]. Bioresource Technology,2007,98(14):2619-2628.

[13] 張玉蘭，孫彩霞，段爭虎.堆肥原位保氮技術研究進展[J].土壤通報，2010，41(4)：1000-1004.

[14] 姚紅艷.有機廢棄物堆肥處理保氮技術研究[J].農業(yè)與技術，2015，35(9)：19-21.

[15] 魏洪飛.基于氮素損失原位控制和滲濾液零排的廚余垃圾堆肥技術參數[D].長春：吉林農業(yè)大學，2011.

[16] VELASCO J, PARKINSON R, KURI V. Ammonia emissions during vermicomposting of sheep manure[J]. Bioresource Technology,2011,102(23):10959-11096.

[17] 張紅玉.通風量對廚余垃圾堆肥腐熟度和氨氣排放的影響[J].環(huán)境工程，2013，31(S1)：483-486.

[18] SHEN Y J, REN L M, LI G X, et al. Influence of aeration on CH4,N2O and NH3emissions during areobic composting of a chicken manure and high C/N waste mixture[J]. Waste Management,2011,31(1):33-38.

[19] TAO J , SCHUCHARDT F, LI G X, et al. Effect of ratio,aeration rate and moisture content on ammonia and greenhouse gas emission during the composting[J]. Journal of Enviromental Science,2011,23(10):1754-1760.

[20] DE G A, PETIOT C, ROGEAU D, et al. Influence of aeration rate on nitrogen dynamics during composting[J]. Waste Management,2008,28(3):575-587.

[21] 郭小品，羌寧，裴冰，等.城市生活垃圾堆肥廠臭氣的產生及防控技術進展[J].環(huán)境科學與技術，2007，30(6)：107-112.

[22] 江君，靳紅梅，常志州，等.C/N對藍藻好氧堆肥腐熟及無害化進程的影響[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2012，31(10)：2031-2038.

[23] 秦莉，沈玉君，李國學，等.不同C/N比對堆肥腐熟程度和含氮氣體排放變化的影響[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28(12)：2668-2673.

[24] LIANG Y, LEONARD J J, FEDDES J R, et al. Influence of Carbon and buffer amendment on ammonia volatilization in composting[J]. Bioresourse Technology,2006,97(5):748-761.

[25] 單愛麗，王帆，嚴紅.城市生活垃圾好氧堆肥中氨氣變化及其影響[J].環(huán)境工程學報，2010，28(3)：91-94.

[26] 李進吉，郝晉珉，鄒國元，等.畜禽糞便高溫堆肥及工廠化生產研究進展[J].中國農業(yè)科技導報，2004，6(3)：50-53.

[27] 黃兆林.牛糞和秸稈堆肥中氨氣散失的控制研究[D].昆明：昆明理工大學，2012.

[28] 夏煒林，黃宏坤，楊堯，等.糞便高溫堆肥及其施用效果研究綜述[J].四川環(huán)境，2007，26(4)：102-106.

[29] 李國學.固體廢物堆肥化及堆肥添加劑研究進展[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2003，22(2)：252-256.

[30] 李進吉，郝晉珉，鄒國元，等.添加劑在豬糞堆肥過程中的作用研究[J].土壤通報，2004，35(4)：483-486.

[31] JEONG Y K, KIM J S. A new method for conservation of nitrogen in aerobic composting processes[J]. Bioresource Technology,2001,79(2):129-133.

[32] XIE K, JIA X, XU P, et al. Improved composting of poultry feces via supplementation with ammonia oxidizing archaea[J]. Bioresource Technology,2012,120(3):70-77.

[33] SOUZA T P, SIMONE C M. Analysis of thermophilic fungal populations during phase II of composting for the cultivation of Agaricus subrufescens[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnlogy,2014,30(9):2419-2425.

[34] LI Q, WANG X C, ZHANG H H, et al. Characteristic of nitrogen transformation and microbial community in an aeration composting reactor under two typical temperatures[J]. Bioresourse Technology,2013,137:270-277.

[35] ZENG Y, DABERT P, LE R S. Impact of the addition of a nitrifying activated sludge on ammonia oxidation during composting of residual household waste[J]. Journal of Applied Microbiology,2014,117(6):1674-1688.

[36] ISOBE K, OHTE N. Ecological perspectives on microbes involved in N-cycling[J]. Miroobes and Environments,2014,29(1):4-16.

[37] BROCHIER-ARMANET C, BOUSSAU B, GRIBALDO S, et al. Mesophilic crenarchaeota:proposal for a third archaeal phylum,the thaumarchaeota[J]. Nat Rev Microbiol,2008,6(3):245-252.

[38] EINSLE O, MESSERSCHMIDT A, STACH P, et al. Structure of cytochrome C nitrite reductase[J]. Nature,1999,400(6743):476-480.

[39] INNEREBNER G, KNAPP B, VASARA T, et al. Traceability of ammonia-oxidizing bacteria in compost-treated soils[J]. Soil Biol Biochem,2006,38(5):1092-1100.

[40] JARVIS A, SUNDBERG C, MILENKOVSKI S, et al. Activity and composition of ammonia oxidizing bacterial communities and emission dynamics of NH3and N2O in a compost reactor treating organic household waste[J]. J Appl Microbiol,2009,106(5):1502-1511.

[41] JUNIER P, MOLINA V, DORADOR C, et al. Phylogenetic and functional marker genes to study ammonia-oxidizing microorganisms (AOM) in the environment[J]. Appl Microbiol Biotechnol,2010,85(3):425-440.

[42] MAEDA K, TOYODA S, SHIMOJIMA R, et al. The source of nitrous oxide emission from cattle manure composting process revealed by isotopomer analysis and amoA abundance of betaproteobacteria ammonia oxidizing bacteria[J]. Appl Environ Microbiol,2010,76(5):1555-1562.

Influencing Factors of Ammonia Emission and Nitrogen Transformation in Aerobic Composting: A Review

WEI Jiaojiao1， XIONG Junsheng1， YUAN Li1， ZHANG Yiming1， YIN Zhegang1， NI Weimin1,2,ZHANG Hangjun1,2， DING Ying1,2

(1. College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 2. Key Laboratory of Hangzhou City for Ecosystem Protection and Restoration, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China)

Aerobic composting is one way for the utilization of organic waste as resource. However, the ammonia emission from composting not only have caused serious odor pollution, but also leads to fertilizer efficiency reduction. It becomes an urgent problem to be solved. In this paper, research advances in the influencing factors of ammonia emission and nitrogen transformation are reviewed. The research and development direction of the technology of ammonia emission control and nitrogen preservation during aerobic composting are proposed.

aerobic composting; ammonia; nitrogen loss; nitrogen transformation

2015-11-26

浙江省自然科學基金一般項目(LY14E080020)；杭州市社會發(fā)展自主申報項目(20160533B78)；國家自然科學基金青年基金項目(41001147)；杭州師范大學優(yōu)秀中青年教師支持計劃(JTAS2011-01-012)；杭州市“131”人才計劃支持項目.

丁 穎(1980—),女，副研究員，博士，主要從事廢物資源化處理利用及污染控制研究.E-mail：dingying@hznu.edu.cn

10.3969/j.issn.1674-232X.2017.01.019

X512

A

1674-232X(2017)01-0080-06