随着我国规模化畜禽养殖业的迅速发展,畜禽粪便的排放量逐年递增。由于畜禽养殖饲料中重金属添加剂的大量使用,畜禽粪便中含有一定量的Cu、Cd等重金属。在世界范围内,畜禽粪便通常被作为有机肥加以利用,而畜禽粪便中的重金属成为限制其土地利用的重要因素。堆肥化是畜禽粪便等有机固体废弃物实现减量化、无害化、资源化的重要途径,畜禽粪便中含有大量的有机质,堆肥过程是一个有机质降解和进一步腐殖化的过程。因此,利用堆肥过程中形成的腐殖质等稳定的有机质来吸附、固定重金属,降低重金属元素的生物有效性,可以作为一条降低畜禽粪便中重金属污染风险的途径。本研究通过选择木屑、玉米秸秆作为堆肥调理剂和猪粪进行堆肥,采用化学分析和光谱分析相结合的方法,观察这些有机调理剂对促进堆肥腐殖质的生成和变化的效果,初步探讨堆肥腐殖质对于重金属Cu的吸附作用的效果及其机理,得到以下结论:(1)添加有机调理剂木屑和玉米秸秆,可加快堆体温度上升,在一定程度上缓解重金属对微生物活性的抑制,有利于堆肥过程的进行。(2)经堆肥化处理后,由于堆体容重和体积的减小,各处理重金属Cu、Cd、As含量均呈增加趋势;腐殖质含量均呈下降趋势;腐殖质结合态Cu、Cd、As所占比例均呈增大趋势。(3)各处理堆肥前后猪粪FA和HA的红外光谱谱形基本相似,只是在某些特征峰吸收强度上有明显差异,这说明FA和HA具有相似的骨架结构,相近的官能团组成,而差别在于芳化度和官能团含量、位置及组成的不同。FA和HA的基本构成单元有烷烃、碳水化合物、氨基酸等含氮物质、芳香化合物以及含氧官能团(羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、羰基等) ;各处理堆肥后,腐殖质各组分的含氧官能团含量发生改变,腐殖质的聚合程度和芳构化程度均有所增强,FA和HA中芳香族结构增加,芳香化度增强。堆肥处理使得腐殖质更稳定,HA的芳香化度大于FA。(4)有机调理剂木屑和玉米秸秆可增加堆肥的腐殖化程度。添加秸秆处理的FA、HA芳化度均高于添加木屑的处理,这表明纤维素比木质素更有利于腐殖质的生成。(5)各处理堆肥前后猪粪FA和HA的三维荧光光谱谱形基本相似,经过堆肥后,FA和HA的芳香结构物质的含量有所提高,腐殖化程度增强,芳化度增强。HA中不饱和结构(主要是含苯环类物质)的多聚化和缩合程度明显增大。FA的同步扫描光谱较HA更窄,而且强度大,这说明FA的结构简单、分子量小、芳化度小、生色团少,这是由于FA含有较多的给电子官能团(羟基、甲氧基、氨基),同时其较低的芳构化水平和低含量的共轭发色基团也有一定影响。而HA谱图的峰强度低,这是由于芳化度较高,分子质量相对较高,并且含有线性稠环和芳香环以及一些具有不饱和结构的亲电子官能团(羰基、羧基)。HA比FA的结构复杂,芳化度更高。(6)Cu2+对猪粪堆肥FA、HA的荧光猝灭效应明显,FA、HA可以有效地络合吸附Cu2+,FA对Cu2+的络合吸附容量为0.325～0.382 mmol·g-1,HA的络合吸附容量为0.325～0.567 mmol·g-1。添加秸秆处理的猪粪堆肥后FA的络合容量为0.366 mmol·g-1,较堆肥前增加了12.6%,HA的络合容量增加了74.5%,达到0.567 mmol·g-1,HA对Cu2+的络合容量高于FA。和对照处理相比,有机调理剂木屑和秸秆的添加,增加了HA的络合吸附容量,但降低了FA的的络合吸附容量。(7)堆肥化后,FA-Cu、HA-Cu络合物的稳定常数增大,FA、HA对Cu2+的络合吸附容量增大。堆肥各处理HA与Cu2+形成的络合物稳定常数均高于对应的FA与Cu2+形成的络合物,HA对Cu2+的络合吸附容量高于FA,说明HA-Cu的稳定性强于FA-Cu,且HA可以更有效地络合吸附Cu2+。经堆肥处理后,可以有效降低Cu的生物有效性。堆肥后各处理FA-Cu和HA-Cu的稳定常数大小顺序均为:添加秸秆的处理>添加木屑的处理>对照处理,这是因为有机调理剂木屑和秸秆的添加有利于堆肥的进行,从而其芳构化和腐殖化程度更高,增强了FA、HA与Cu2+络合物的稳定性。