周軍
對樹葉、草屑等植物自然凋落或人工修剪產生的園林垃圾,傳統(tǒng)的處理方式是焚燒和填埋。焚燒會產生二氧化碳等溫室氣體和污染物;填埋不僅會占用大量的土地資源,其產生的滲濾液和填埋氣,也會造成嚴重的水體和大氣污染。
為緩解上述問題,人工腐殖化技術正逐步應用于園林垃圾的處理過程。“好氧發(fā)酵生物堆肥”是一種常用的人工腐殖化技術,但由于園林垃圾中的木質纖維素含量較高,不利于微生物分解利用,因此該技術存在腐殖周期長、腐殖化程度低等問題。
傳統(tǒng)的人工腐殖化技術有腐殖化和礦化兩種作用。其中,腐殖化作用是將園林垃圾變成腐植酸,而腐植酸可增加土壤碳庫,起到改良土壤的作用。礦化作用則是將園林垃圾變成二氧化碳、氨氣等溫室氣體。因此,它可能會造成一定程度上的環(huán)境污染。人工腐殖化的主要目標是減少礦化,增加腐殖化。
生物強化技術是指通過向傳統(tǒng)的生物處理系統(tǒng)中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的濃度,從而增強對難降解有機物的降解能力。此技術多應用于有毒、有害、難降解污染物的治理。
科學家利用生物強化技術,通過添加木質纖維素降解真菌,提供更多的腐植酸前體物來促進定向腐殖化,不但有效地提高了堆肥產品中的腐植酸和氮的含量,還降低了腐殖化過程的碳氮損失和溫室氣體排放,從而減小了礦化作用。
目前,該技術主要通過兩種手段強化園林垃圾的定向腐殖。一是通過促進多酚、還原糖、氨基酸等腐植酸前體物的生成,強化定向腐殖;二是通過微生物的氨同化作用,將礦化過程中產生的氨同化成氨基酸,然后讓它參與腐植酸的合成。腐植酸是一種相對穩(wěn)定、不易被再次分解成二氧化碳的材料。
在園林垃圾的礦化過程中,二氧化碳和氨氣,還會同時釋放熱量。這些熱量不能被浪費。鑒于此,科學家提出了物質能量“極限利用”理論—一種專門針對定向腐殖化的理論。
假設有100 份園林垃圾的有機質,“極限利用”就是要讓其中的90 份腐殖化,剩下的10 份用來礦化。
其中,最核心的是氧氣的控制,因為腐殖化和礦化都是在有氧條件下進行的,氧氣多,礦化就嚴重一些。因此,關鍵在于如何精準控制氧氣,讓氧氣的含量趨近于剛剛夠腐殖化。這是未來需要從技術上解決的問題。
將園林垃圾按照粗細進行篩分,將枯枝落葉等小塊垃圾打成粉末,將粗樹干、樹枝等大塊垃圾進行切塊。兩者同時進行腐殖化后,前者可做成有機肥,后者可通過著色做成有機覆蓋片。這種有機覆蓋片不僅可以抑制粉塵、保水保溫,其彩色的外觀還具有景觀作用,可用于公園和城市建設。
未來園林垃圾定向腐殖化技術可帶來生態(tài)、經濟方面的綜合收益。在生態(tài)方面,它不僅可以減少傳統(tǒng)填埋或焚燒所導致的水、土、氣污染,還可替代化肥并實現(xiàn)土壤的碳庫封存。在經濟方面,它制成的有機肥、有機覆蓋片可作為商品進行銷售,可以帶來土壤碳匯收益。