本發(fā)明涉及堆肥過程氮素損失控制方法，尤其涉及一種納米銀的制備方法及其在減少堆肥過程中氮素損失的應用。
背景技術：
：目前，堆肥化技術已經被廣泛應用于農業(yè)廢物、污泥、糞便、生物垃圾等廢物的處置，它可以將可生物降解的成分轉化成無公害、衛(wèi)生的腐殖質類物質，從而使得這些廢物能夠重新作為肥料或者改良劑添加到土壤中去。污泥是污水處理廠中不可避免的副產物。隨著科技和污水處理廠的發(fā)展，污泥的產量也不斷增加。由于污泥含有豐富的營養(yǎng)物質，特別是氮和磷，污泥堆肥成品被廣泛的應用到農業(yè)當中。但是由于污泥含水率較高，碳氮比較低，在堆肥過程中，氮素容易以氨氣的形式損失。因此，在污泥堆肥中添加一定量的含碳較高的物質，可以減少氮素損失，如稻草、木屑等。同時蔬菜葉作為容易降解的物質添加到堆肥中，有利于堆肥過程的進行。麩皮可以調節(jié)堆肥的初始碳氮比。較高的比表面積使得納米顆粒具有很強的毒性。目前，納米銀在很多領域受到的廣泛關注，如：個人護理用品、化妝品、膜料、食品容器等。許多研究發(fā)現(xiàn)納米銀對納米銀對硝化、反硝化過程及其相關微生物有一定的影響。有研究指出，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，反硝化作用和反硝化微生物更容易受到納米銀的抑制，并且隨著納米銀的濃度增加，這種影響更加嚴重。也有研究發(fā)現(xiàn)硝化過程和硝化微生物比反硝化作用及其相關微生物更容易受到影響。盡管納米銀對氮素轉移轉化的影響受到了許多研究者的關注，但是在堆肥領域，納米銀的應用并未受到關注。目前，科研人員采取許多方法來減少堆肥過程中氮素損失，增加堆肥成品中氮的含量，如添加生物碳、沸石等，或是通過控制堆肥環(huán)境的溫度、含水率、pH、通風狀況等來減少氮素的損失。這些方法并沒有直接對氮素循環(huán)功能微生物造成抑制或促進，而氮素循環(huán)時由相關微生物完成的活動。因此，在堆肥過程中添加一定量的對氮素循環(huán)微生物有直接影響的試劑在減少堆肥過程中氮素損失中具有重要意義。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種穩(wěn)定性好的納米銀，還相應提供一種工藝簡單、制作迅速的納米銀制備方法；在此基礎上，還提供一種前述納米銀的應用，能夠以處理效率高、處理效果好，處理工藝簡單、操作方便等優(yōu)點實現(xiàn)減少堆肥過程中氮素的損失。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：一種利用納米銀溶液減少堆肥過程中氮素損失的方法，包括以下步驟：S1、將納米銀溶液添加到堆肥原料中，得到堆體；S2、將所述堆體置于外層包裹有保溫膜的堆肥容器中，進行室內堆肥。上述的方法，優(yōu)選的，所述納米銀溶液中的納米銀為用聚乙烯呲咯烷酮包裹的納米銀顆粒。上述的方法，優(yōu)選的，所述聚乙烯呲咯烷酮包裹的納米銀顆粒采用以下方法制備：S1-1、將聚乙烯呲咯烷酮溶液置于冰浴環(huán)境中并進行磁力攪拌；S1-2、將NaBH4加入到所述聚乙烯呲咯烷酮溶液中得到混合溶液；S1-3、將AgNO3溶液逐滴加入到所述混合溶液中，磁力攪拌0.5～1小時。上述的方法，優(yōu)選的，所述聚乙烯比咯烷酮溶液的質量濃度為1％～1.5％，所述混合溶液中NaBH4的含量為2.0×10-3M～2.5×10-3M；所述AgNO3溶液的濃度為4.5×10-3M～5×10-3M。上述的方法，優(yōu)選的，所述S1步驟中，所述堆肥原料包括稻草秸稈、污泥、蔬菜葉和麩皮；所述稻草秸稈、污泥、蔬菜葉和麩皮的濕重比為36∶22∶5∶5。上述的方法，優(yōu)選的，所述稻草秸稈為10mm～20mm長的風干稻草秸稈；所述污泥為風干污泥經磨碎過100目篩的污泥；所述蔬菜為10mm～20mm長的風干蔬菜；所述麩皮為風干麩皮。上述的方法，優(yōu)選的，所述S1步驟中，所述堆體中納米銀的濃度為2～20mg/(kgcompost)。上述的方法，優(yōu)選的，所述堆肥容器的蓋子上設有5個通孔。上述的方法，優(yōu)選的，所述室內堆肥過程持續(xù)60天。上述的方法，優(yōu)選的，所述室內堆肥過程中，前兩個星期每天翻堆一次，之后每個星期翻堆一次。上述的方法，優(yōu)選的，所述堆體的含水率為60％～65％；碳氮比為25∶1～30∶1。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)本發(fā)明提供了一種利用納米銀溶液減少堆肥過程中氮素損失的方法，在堆肥中添加納米銀，因為氮素的轉移轉化就是通過微生物的活動來進行的，所以氮素損失的變化應該是由于相關微生物的活性、豐度、多樣性受到納米銀的影響，從而氮素轉移轉化受到影響。本發(fā)明利用納米銀的抗菌性，抑制導致氮素減少的相關微生物的活性，從而使導致氮素減少的氮素轉移轉化也得到抑制；同時激活導致氮素損失減少的微生物的活性，從而使導致氮素損失減少的氮素轉移轉化活動也得到增強，從而減少堆肥過程中氮素的損失，具有處理效率高、處理效果好，處理工藝簡單、操作方便等優(yōu)點。(2)本發(fā)明提供了一種利用納米銀溶液減少堆肥過程中氮素損失的方法，其納米銀采用聚乙烯呲咯烷酮包裹，由于堆肥環(huán)境有高價背景電解質、高離子強度；如果單純采用納米銀，容易發(fā)生團聚現(xiàn)象。本發(fā)明采用聚乙烯呲咯烷酮包裹的納米銀，能在堆肥環(huán)境中保持穩(wěn)定，不發(fā)生團聚現(xiàn)象。附圖說明為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。圖1為本發(fā)明實施例1中納米銀的檢測；其中圖A為紫外吸收光譜圖、圖B為粒徑分布圖；圖C為透射電鏡圖；圖D為能譜分析圖。圖2為實施例2中納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中總氮含量隨著時間的變化趨勢圖。圖3為實施例2中納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中總氮損失隨著時間的變化趨勢圖。圖4為實施例2中納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中無機氮隨著時間的變化趨勢圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。實施例以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。實施例1一種利用納米銀溶液減少堆肥過程中氮素損失的方法，包括以下步驟：(1)制備納米銀，包括以下步驟：1.1配制300ml質量濃度為1％的聚乙烯呲咯烷酮溶液，將其置于冰浴環(huán)境中并進行磁力攪拌。1.2將NaBH4加入到的聚乙烯呲咯烷酮溶液得到混合溶液，使混合溶液中NaBH4濃度為2.5×10-3M。1.3將100ml濃度為5×10-3M的AgNO3溶液逐滴(～1滴/秒)加入到混合溶液中進行磁力攪拌1小時得到納米銀。將制得的納米銀進行紫外吸收光譜測定、動力學粒徑測定以及投射電鏡掃描和能譜分析，結果參見圖1。從圖1A中可以看出：在波長400nm處附近出現(xiàn)了吸收峰，說明成功合成聚乙烯呲咯烷酮包覆的納米銀級顆粒；從圖1B中可以看出：納米銀顆粒的平均粒徑約為8.5nm；從圖1C中可以看出：納米銀顆粒成球狀均勻分布，且平均粒徑大約為6nm；從圖1D中可以看出：圖1C中的黑色顆粒為納米銀顆粒，進一步證明了本發(fā)明成功合成了納米銀。實施例2一種利用納米銀溶液減少堆肥過程中氮素損失的方法，包括以下步驟：(1)堆肥原料的準備：1.1分別準備稻草秸稈、污泥、蔬菜葉和麩皮：稻草秸稈：取自于湖南省長沙市郊區(qū)，風干之后，剪成10至20mm長度。污泥：取自于南省長沙市岳麓區(qū)污水處理廠，風干，磨碎過100目篩。蔬菜葉：取自于湖南省長沙市湖南大學附近菜市場，風干，剪成10至20mm長度大小。麩皮：風干。對前述堆肥原料的理化參數(shù)進行測定，結果參見表1。表1：堆肥原料理化參數(shù)原料含水率(％))總有機碳(g/kg)總氮(g/kg)碳氮比pH污泥9.48178.924.27.46.74稻草秸稈10.35488.910.347.5-a蔬菜94.84446.419.622.8-a麩皮14.62528.225.121.0-aa沒有測定的參數(shù)1.2、將稻草秸稈、污泥、蔬菜葉和麩皮按質量比為36∶22∶5∶5混合得到堆肥原料。(2)取實施例1的納米銀，配制成納米銀溶液。(3)將步驟(1)的堆肥原料平均分為三份，置于3個不同堆肥容器中(堆肥容器外層包裹有保鮮膜)，分別添加納米銀溶液使堆體中納米銀的濃度為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg，使混合均勻，同時設置空白對照組。(4)在堆肥容器的蓋子上留5個小孔，以使外界空氣能夠進入；堆肥初始含水率和碳氮比分別調節(jié)至約65％和25∶1；為保證足夠的供氧量，堆肥前兩個星期每天翻堆一次，之后每個星期翻堆一次。堆肥過程持續(xù)60天。分別考察加入納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆體在堆肥60天內總氮含量、總氮損失以及無機氮含量。圖2是空白對照組(空白組沒有加入納米銀溶液)、以及納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中總氮含量隨著時間的變化趨勢圖。從圖2可知，納米銀濃度為10mg/kg的堆體中的總氮含量最高。圖3是空白對照組、以及納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中總氮損失隨著時間的變化趨勢圖。從圖3可知，堆肥結束時，納米銀濃度為10mg/kg的堆體中的氮素損失最少，說明納米銀濃度為10mg/kg時對減少堆肥過程中氮素損失的效果最好。圖4是空白對照組、以及納米銀濃度分別為2mg/kg、10mg/kg、20mg/kg的堆肥過程中無機氮隨著時間的變化趨勢圖。從圖4可知，堆肥結束時，納米銀濃度為10mg/kg的堆體中的無機氮含量最高，說明納米銀濃度為10mg/kg時，堆肥產品肥效最高。由上可見，利用本發(fā)明的納米銀減少堆肥過程中氮素損失的處理效率高，在納米銀濃度為10mg/kg時，減少氮素損失的效果最好，同時可以最大程度的提高堆肥產品的肥效。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神實質和技術方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。當前第1頁1 2 3