好氧堆肥可有效处理畜禽养殖过程中产生的排泄物,但是在畜禽粪便的好氧堆肥过程中仍然普遍存在着堆肥过程二次污染、堆肥腐熟度不高、重金属钝化能力不强等缺点。因此如何有效的削减好氧堆肥过程中二次污染、提高腐熟度和重金属钝化是本研究的主要目的。本研究以猪粪作为堆肥底物,采用木屑作为外源调理剂,分别添加不同粒径生物炭作为外源添加剂,以实验室小试规模处理猪粪。研究添加不同粒径生物炭对于猪粪好氧堆肥过程常规理化参数的影响以及对于堆肥过程中温室气体及氨气释放的影响;研究添加不同粒径生物炭对水溶性有机物的影响,并借助光谱学手段深入研究对有机物演变规律的影响;研究添加不同粒径生物炭对重金属形态的变化。通过以上研究,综合评价不同粒径生物炭对于猪粪好氧堆肥的影响,对生物炭实际应用于改善堆肥工艺及其产物的农业利用具有指导意义。为了考察不同粒径生物炭对猪粪好氧堆肥的影响,设计三组实验:第一组为空白对照组,不加入生物炭(CK);第二组中添加500 g 200目生物炭(PB);第三组中添加500 g 10目生物炭(GB)。研究发现,添加颗粒炭能够增加堆体孔隙,改善堆体传质,延长堆肥高温期时间,并且持水能力更强,粉末炭则能够加快前期升温但会促进水分挥发,降低含水率;生物炭的加入均能降低堆肥过程中的氮素损失,但添加颗粒炭减少了氨气累积排放减少;生物炭的加入减少了堆肥的全球增温潜势,但与对照组相比,粉末炭会促进甲烷排放,颗粒炭会增加氧化亚氮排放。在对堆肥中有机物演变规律的研究中发现生物炭,尤其是颗粒炭能够有效促进堆体中微生物对溶解性碳氮的利用。在利用光谱学手段对水溶性有机物分析后发现,堆肥提高了水溶性有机物中大分子的聚合程度和腐殖质的稳定程度。三维荧光区域积分的结果表明随着堆肥反应的进行,蛋白质等易降解有机物不断减少,腐殖质含量不断增加,其中加入颗粒炭促进腐殖质生成的效果最明显。利用三维荧光光谱耦合平行因子分析法(EEM-PARAFAC)发现溶解性有机物中含有了3个荧光组分,其中C1和C2组分代表着类腐殖质和类富里酸物质,与大分子芳香类有机物有关;C3组分则与类蛋白物质有关。CK、PB和GB组C3成分的降解率分别为70.15%、65.39%和70.41%,表明添加颗粒炭能促进物料中有机物的分解,加快腐熟进程。对猪粪堆肥中重金属形态变化的研究后发现,颗粒炭的添加有利于对堆肥过程铜的钝化,粉末炭不利于铜的钝化,不同处理对于锌的钝化作用并不明显。在分析了不同指标的相关关系后发现,重金属钝化与堆肥腐熟程度和p H呈显著关系,颗粒炭能促进物料中重金属的钝化。