黑水虻处理厨余垃圾过程中微塑料迁移规律研究

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厨余垃圾产量大、含水率高,往往含有塑料、纸张等杂质。作为资源昆虫,黑水虻转化厨余垃圾可实现减量化、无害化、资源化。黑水虻养殖一般分为池养及盒养,现在针对黑水虻盒式养殖处理厨余垃圾的技术参数研究较少。微塑料是当前环境领域研究的热点,堆肥施用是土壤微塑料的重要来源,但黑水虻处理厨余垃圾及虫粪二次堆肥过程的微塑料却被忽略,在此过程中的微塑料的分布变化情况及潜在的污染问题亟待研究。基于此,本论文一方面调查了盒式养殖中不同含水率、平均厨余添加量、堆料厚度产业参数对黑水虻处理厨余垃圾效果的影响,研究了处理过程中物料理化性质的动态变化,另一方面优化了微塑料提取方法,探究养殖盒中黑水虻处理厨余垃圾过程微塑料赋存特征变化,随后通过添加单一塑料探究黑水虻处理模拟厨余垃圾过程中微塑料释放情况,最后调查了虫粪二次堆肥微塑料的赋存特征。本研究的结果为黑水虻高效生物转化厨余垃圾技术提供数据支撑,加深处理厨余垃圾过程环境微塑料归趋及微塑料迁移转化的理解。本研究的主要结论如下:(1)厨余垃圾含水率高低影响黑水虻的生长发育速度;平均厨余添加量的降低大大提高了黑水虻处理厨余垃圾的能力,厨余减重率、平均厨余减重率及干物质转化率最高分别可达62.46%、7.24%、30.81%;当堆料厚度在3.0~7.5 cm范围内,堆料厚度的增加提高了厨余垃圾处理效果,降低了处理速度。(2)黑水虻处理过程中,物质动态变化与黑水虻生长发育密切相关,在黑水虻暴食期6~9 d中,堆料中温度迅速从25.7°C上升到42.2°C,堆料粗脂肪、溶解性有机质迅速降低,分别从22.6%、293.45 g/kg下降至7.57%、136.91 g/kg,紫外光谱扫描分析表明经黑水虻处理后的厨余残余物的芳香性增强、分子量增加。(3)微塑料在黑水虻处理厨余垃圾过程中的可能迁移转化途径主要有3个:一是厨余减量浓缩,使得微塑料丰度从初始的10.67~11.67 n/g增长至结束的26.33~30.33 n/g,以减量为60%计算,黑水虻对微塑料丰度增加的贡献平均可达3.74%;二是黑水虻取食微塑料并可能在肠道中进一步碎化,虫肠道及虫粪中均存有微塑料;三是黑水虻取食活动碎化塑料,每块/每片塑料可释放2~193个微塑料。(4)二次堆肥微塑料污染严重。二次堆肥中微塑料平均丰度范围在30000~50133n/kg之间,微塑料粒径主要分布在小于1 mm区间(79.41%~88.10%),形状主要以薄膜为主(38.44%~45.88%),颜色以透明(17.48%~25.72%)与蓝色(15.73%~21.78%)为主。当施用至土壤中每年可向每公顷土壤输入微塑料1.744×10~8~1.727×10~9个微塑料。
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