有机混合物成分分析范例6篇

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有机混合物成分分析

有机混合物成分分析范文1

传统中药是我国的瑰宝,但对于绝大多数临床疗效肯定的中药,我们并不清楚是何种成分起的作用,这也是中药在国际上没有获得普遍认可和接受的原因。中药化学成分被公认为中药药效物质基础的来源,为了有效、合理地利用中药资源,对中药成分分离的研究工作就显得十分重要。随着现代科学技术的发展,新的分离技术更多地应用在中药成分分离的研究工作中。笔者现就近年来中药成分分离中所应用的技术作一综述。

1传统成分分离技术

传统的成分分离技术更多依赖于普通柱层析、重结晶等。

普通柱层析就是利用硅胶或氧化铝等常用的吸附材料作为固定相、利用不同比例的有机溶剂作为流动相对样品进行洗脱,最终达到成分分离的效果。这种方法操作简单,但对于成分比较复杂或结构相近的成分来说,常常得不到理想的分离效果。重结晶(Recrystallisation)是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异,在较高温度下溶解度大,降低温度时溶解度小,从而实现分离提纯,该法由于其局限性,也不能广泛应用在中药成分的分离过程中。涂氏等[1]采用硅胶层析法及重结晶分离纯化法从蒙古黄芪中分离出毛蕊异黄酮,在毛蕊异黄酮分离提纯过程中,利用不同溶剂对样品溶解度的不同,采用重结晶的方法,得到的晶体纯度较高,而且样品损失较少。李氏等[2]比较了柱层析与重结晶在精制水飞蓟宾上的优缺点,柱层析和重结晶两种方法均可达到获得水飞蓟宾纯品的目的,柱层析分离所用时间稍短,纯度比重结晶高,但需要大量溶剂,成本较高,且产率较低,而重结晶操作简单,所用仪器、溶剂价格低廉,容易控制反应,但反应周期长。

2减压层析分离技术

减压层析分离技术是一种简便、快速、高效的层析分离方法,其基本原理与普通柱层析相同。与其它层析分离方法相比,减压层析分离具有设备简单、操作方便、时间短等优点,可避免样品由于长时间的吸附而变质,适用于分离不太稳定的化合物。但该法在溶剂用量上比普通柱层析大,且不能直接观察色带来进行切割洗脱。吴氏等[3]对减压层析装置进行了改进,并首次应用到贯叶连翘中金丝桃素的提取中,实验结果与常压层析比较,在分离时间上缩短了一倍,产率提高了20多倍,而溶剂用量则减少了近一半。邓氏[4]通过自制的减压层析分离装置,对多种中药进行成分分离,取得了良好的分离效果,得到汉防己甲素、汉防己乙素、乌头碱、美沙乌头碱、白藜芦醇苷等。

3大孔树脂吸附分离技术

大孔树脂吸附分离技术是利用一类有机高聚物吸附剂,通过吸附性和分子筛原理,根据不同成分吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。大孔树脂明显的优势在于其再生可以用溶剂来实现,通常采用80%左右的含水醇、酮或含有酸、碱的含水醇、酮进行洗涤,再生效果比较好。但大孔树脂在有机溶剂残留物的安全问题上存在着很多的争论,国家食品药品监督管理局通过对大孔树脂可能带来的有机溶剂残留物规定了检测内容,以达到控制其残留量的目的。钱氏等[5]首次采用大孔树脂富集提取灵芝三萜,并在实验中比较了AB-8、S-8、NKA-9、HP-20等4种树脂材料,实验发现,大孔树脂的极性决定其对灵芝三萜吸附能力的大小,而比表面积对吸附灵芝三萜的影响不大,结果表明,AB-8大孔树脂对灵芝三萜吸附速度快,吸附容量大,易解吸,适宜富集提取灵芝三萜。陈氏等[6]结合大孔树脂吸附和膜分离技术对赤芍总苷进行提取分离,结果表明,赤芍提取液经大孔树脂吸附精制后,所得到的总苷中芍药苷的相对含量可达60%以上,再经超滤方法精制后,可达85%以上。

4高效液相色谱分离技术

高效液相色谱分离技术是将流动相由高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,达到组分分离的目的。高效液相色谱分离技术具有分析速度快、效率高、灵敏度好、选择性强、成分之间分离效果好等优点,是今后中药成分分离研究的主要方向。但高效液相色谱分离技术存在处理样品的能力相对较低、仪器及溶剂成本比较高的缺点。邓氏等[7]运用高效液相色谱-质谱联用技术对半边旗二萜类活性成分进行了分离和富集,实验对复杂基体中化学结构上仅相差1个双键、相对分子量相差2的5F和4F进行了分析鉴定(5F具有抗肿瘤活性,4F则无),获得了满意的效果。陈氏等[8]利用高效液相色谱从日本产杉材中分离倍半萜类化合物,得到2个新化合物,分别为(-)-cuberbol和(+)-2,7(14),10-bisabolatrien-ol-4-one,纯度分别为98.7%和99.1%。

5高效逆流色谱分离技术

高效逆流色谱分离技术是应用动态液-液分配的原理,利用螺旋管的方向性与高速行星式运动相结合,使两相互不混溶的溶剂在螺旋管中实现高效接触、混合、分配和传递,从而将具有不同分配比的样品组分分离出来。与其他液相色谱分离技术相比,该技术不使用固相载体作为固定相,样品在互不相溶的两相中分配,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点,并能重复进样,应用价值比较高。高效逆流色谱分离仪器价格低廉,性能可靠,分析成本低,易于操作,尽管与高效液相色谱分离相比有时柱效不太高,但可以避免其对样品的吸附及不可回收的弊端。

王氏等[9]采用高效逆流色谱法分离纯化丹参水溶性成分丹酚酸类物质,实验结果表明,一次分离可制备63.4mg丹酚酸B,其纯度为98.6%。该方法与高效液相色谱法相比较,溶剂系统既是固定相又是流动相,廉价易得,可以随时更换调整,不需要特殊的要求,样品制备量大,不存在色谱柱污染的问题,而且与常压和低压色谱相比,高效逆流色谱的分离能力较好,有的样品经一次分离就可以得到一个甚至多个纯度较高的单体,并且分离时间也较短,一般几个小时即可完成一次分离。孙氏等[10]总结了高效逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用,提出利用高效逆流色谱技术,中草药粗提物的分离纯化以及制备可同步完成,通过选择合适的溶剂体系,其分离效果可与高效液相色谱法相当,但由于高效逆流色谱的柱效不高,其分离的组分不够多,这也是该法的主要缺点。

6超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术是利用超临界流体(如CO2、乙烯、乙炔、水等)在临界状态下,使其由气体变为液体,从液体或固体中萃取中药中的成分,当恢复到常压、常温时,超临界流体气化,使中药成分从“流体”中分开,达到萃取分离的目的。超临界流体萃取技术萃取能力强、提取效率高、生产周期短,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,易于发现中药中新的活性成分,且无溶剂残留,产品质量高。

弥氏等[11]对超临界CO2萃取分离蛇床子中香豆素成分进行研究,实验表明,采用超临界提取得到的蛇床子提取物有效成分含量高,杂质少,萃取工艺本身集提取、分离和浓缩为一体,为后续的提纯创造了良好的条件,在实验中,再采用重结晶的方法能得到2个单体化合物(osthol,imperatorin),操作简单,晶体纯度高。金氏等[12]利用超临界CO2萃取技术研究花椒中的麻味成分,实验中以乙醇作为夹带剂进行试验,能够大幅度改变超临界流体的极性,增强其对极性成分的溶解能力,从而达到了萃取分离花椒中麻味成分的目的。

7膜分离技术

膜分离技术是利用中药成分间分子量的差异,以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如浓度差、电位差、压力差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。膜分离技术具有在分离时不受热、能耗低、无二次污染、分离效率高等特点,既可用于中药提取液的澄清,又可用于中药成分的精制、分离及提纯。

孔氏等[13]针对复方银黄口服液探讨了膜分离技术对复方中药有效成分的影响因素,结果表明,采用水煎煮的银黄水煎液,通过膜分离技术得到的口服液中,绿原酸和黄芩苷的转移率分别为96.82%和92.37%,有效成分较高的转移率表明处方中的有效成分大部分可以通过膜分离技术得到。

8分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是利用物质挥发程度的不同,混合物各分子受热后会从液面逸出,并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面,使轻分子不断逸出,而重分子达不到冷凝面,从而打破动态平衡而将混合物中的轻中分子分离。由于分子蒸馏是一种在高真空度(绝对压强0.133Pa)下进行分离操作的连续蒸馏过程,蒸馏过程中冷却真空系统的不断抽气,使整个蒸馏系统处于高真空度,从而使待分离混合物的沸点远远低于常压沸点,并且各组分在系统中受热停留的时间短,因此,分子蒸馏技术尤其适合于分离高沸点、粘度大、热敏性的中药成分。

胡氏等[14]采用分子蒸馏技术对广藿香油进行了分离纯化,实验中得到4个馏分,经气相色谱-质谱检测,馏分Ⅱ和Ⅲ中广藿香醇和广藿香酮2种有效成分的含量与广藿香原油相比提高了27%~47%,提示用分子蒸馏分离技术能有效地提高广藿香油中广藿香醇和广藿香酮的含量,为广藿香的产业化和新药开发奠定了基础。许氏等[15]在总结分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用中提出:由于分子蒸馏设备结构复杂,制造技术要求高,投资较大,因此,在一定程度上制约了其在医药产品中的应用。目前,用于中草药成分分离的大多是热敏性、沸点高、生产量不太大、价值高的药材,如结合超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术等来制备大蒜注射液。

9毛细管电泳分离技术

毛细管电泳分离技术是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分分离淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。它兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相色谱的高效率等优点,与高效液相色谱分离技术相比,在分离中药成分时具有毛细管柱不易被污染,样品前处理简单,柱效高、分离成本低、分离模型多等优点。但同时由于毛细管柱制备较困难、寿命较短等缺点,影响了其广泛的应用。李氏等[16]建立了毛细管电泳法分离测定板蓝根中的4种活性有机酸成分,提示了从含量和药理作用的角度考虑,靛蓝和靛玉红不宜作为清热解毒的板蓝根制剂的质量控制指标,通过建立板蓝根中4种有机酸的分离测定方法,为板蓝根制剂的质量控制提供了参考。

10结语

虽然近年来我国在中药现代化中已取得了较大的成果,但离走向国际还有相当长的距离。中药有效成分的分离与纯化是中药开发的关键,新技术能大大提高中药化学成分的收率与质量,节约大量的时间和能源,我们应加大新的分离纯化技术的应用。但从目前研究看,某些分离纯化技术尚存在一定的局限性,如分离纯化量的限制、分离纯化成本的限制等问题,特别是现在一些分离纯化技术尚处在实验室研究阶段。如何将这些新技术应用到生产中,还有许多问题需要解决,更需要研究单位和企业联手,解决生产中遇到的问题。我们相信,随着新技术在中药分离纯化领域中的进一步完善与应用,将会大大促进中药产业的发展,为我国的经济发展和人类健康作出更大的贡献。

【参考文献】

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[3]吴迎春,杨海涛.减压液相色谱法提取贯叶连翘中的金丝桃素[J].喀什师范学院学报,2005,26(3):59-60.

[4]邓巧虹.减压层析法在中草药有效成分分离中的应用[J].北京中医药大学学报,2003,26(3):58-59.

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[12]金敬宏,孙晓明,吴素玲,等.超临界二氧化碳萃取技术在花椒麻味成分分离中的应用研究[J].中国野生植物资源,2003,22(5):12-14.

[13]孔焕宇,杨丽平,陈玉武,等.复方中药银黄口服液有效成分膜分离工艺及正交实验研究[J].中国实验方剂学杂志,2006,12(3):1-3.

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有机混合物成分分析范文2

关键词:食品检测 气相色谱技术 反式脂肪酸

中图分类号:TS207 文献标识码:A 文章编号:1672-5336(2014)14-0023-02

随着人们生活水平的不断提高,食品安全备受政府和老百姓的关注。人们熟知的蔬菜、茶叶等农产品中的农药残留、油炸食品中的丙烯酰胺、猪肉中的瘦肉精与三甲胺、白酒中的甲醇和杂醇油含量超标,特别是近期在奶粉和鸡蛋中检出的三聚氰胺等严重危害人民生命安全的问题,暴露了我国食品安全领域存在的隐患,人们愈来愈认识到食品安全问题对人类生存的影响,在加强食品生产源头控制管理的同时,如何提高食品安全监控能力和防范能力也成为工作的重点,而在整个食品安全监控过程中,食品安全检测至关重要。

在食品安全检测方法中,气相色谱技术是十分重要的检测技术之一。由于气相色谱技术具有技术成熟、易掌握、灵敏度高、分离效能高、选择性高、方便快捷以及特别适合易挥发的物质检测等特点和优势,已被广泛应用于食品和酿酒发酵工业。

1 气相色谱技术的概述

1.1 气相色谱技术的概念

气相色谱法(gas chromatography,简称GC)是色谱法中最广泛使用的一种分析方法,其是以惰性气体(N:或He)为载体将样品带入气相色谱仪进行分析的色谱法,而利用气相色谱仪对气体或液体样品进行组分分析的技术。它特别适用于气体混合物或易挥发性的液体或固体检测,即便对于很复杂的混合物,其分离时间也很短。

1.2 气相色谱技术的基本原理

基本原理:混合物中各组份在一种流动相(气体或液体)的带动下,流经另一固定相(固体或液体)时,固定相对各组份的作用力不同(溶解、解吸或吸附能力的不同),造成各组份在固定相中滞留时间产生差异,从而使混合物中各组份得以分离。各组份分离后,随流动相逐一按次序进入一种叫做检测器的系统进行非电量转换,转换成与组份浓度成比例的电讯号记录、绘图、计算。

1.3 气相色谱技术的特点

(1)高灵敏度。很容易检测浓度≤1ppm(10-6)的物质,环境检测、农药残留检测可达ppb(10-9)~ppt (10-12)。(2)高分离效率。一根1~2米填充柱,可有几千个理论塔板,毛细柱可达105~106个理论塔板(最高效的分离技术)。(3)高选择性。以混合物中某一物质有特殊灵敏的响应;对性质十分相近的异构体可分离检测。如氢的同位素,有机物的异构体。(4)快速分析。很复杂的样品,一般均可在几分钟至几十分钟内完成分析,并十分容易实现自动化。

1.4 气相色谱系统的组成

气相色谱系统一般由分离系统和检测系统组成。(1)分离系统主要由气路系统、进样系统和色谱柱(GC常用的色谱柱一般有两种:一是填充柱,另一种是毛细管柱)组成,其核心为色谱柱。(2)检测系统主要为检测器,检测器将色谱流出物转变为电信号,由数据记录部分将图谱记录下来,然后进行数据处理。

2 气相色谱技术在食品安全检测中的应用

2.1 农药和其他药物残留与污染检测分析

近年来,在蔬菜和水果中有机氯、有机磷农药残留和肉类、鱼类产品中的兽药残留已被社会广泛关注。目前,可采用GC/ECD气相色谱检测有机氯农药残留,如可利用GC/ECD分析技术准确检测高丽人参中的有机氯农药残留;可采用GC/NPD气相色谱检测有机磷和有机氮农药残留;可采用GC/FPD气相色谱检测有机磷和有机硫农药残留等。另外,胡彩虹等研究证明,采用GC/FID气相色谱可检测出猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量。

2.2 发酵饮料产品中风味组分的质量控制分析

(1)白酒中甲醇、杂醇油是酒类卫生监控指标中的两项重要指标,GB2757和GB10345对甲醇、杂醇油的含量和检验方法作了严格的规定。采用GC/FID气相色谱可直接进样,并可快速、准确地测定出白酒中甲醇和杂醇油的含量。(2)啤酒、葡萄酒和发酵饮料中有许多挥发性化合物和风味物质,可以直接反映产品的质量状况。可采用顶空进样的气相色谱分析(Hs―GC)技术监控啤酒中的硫化物等有害组分、有害色素及挥发性气体,通过检测这些化合物在生产过程中的变化,可以控制啤酒、葡萄酒等发酵饮料产品在生产过程中的产品质量,确定发生在发酵酿造过程中影响饮料产品最终味觉和质量的关键问题。

2.3 食品塑料袋有害物质的检测

食品塑料袋在加工过程中,为了增加塑料的可塑性、韧性和透明度,往往添加多种增塑剂,其中使用量最大、最普遍的是酞酸酯(邻苯二甲酸酯,PAEs),含量可达终产品的50%。但由于酞酸酯类增塑剂与塑料基质之间没有形成化学共价键,因而在接触到包装食品中所含的水、油脂等时,便会溶出,并且塑料中的酞酸酯增塑剂含量越高,可能被溶出的数量越多。研究证实,酞酸酯对动物和人均有慢性毒性、致突变、致癌作用以及生殖与发育毒性,是全球范围内最广泛存在的化学污染物之一。目前,酞酸酯类化合物对环境的污染及对内分泌的干扰已引起人们的普遍关注。可利用GC/FID气相色谱技术检测塑料制品中的的5种酞酸酯[邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二(2―乙基己基)酯(DE-HP)。

3 结语

综上所述,随着色谱技术的发展,耐高温的极性高效开管柱和选择性好、灵敏度高的检测器的研制,以及计算机软件开发、专家系统应用、检测手段的进步及与质谱等仪器的联用等相关问题的解决,气相色谱技术的应用也会越来越多,在食品安全检测领域具有广泛的应用前景,从而为广大人民群众把好食品质量安全关。

参考文献

[1]胡彩虹,许梓荣.气相色谱法测定猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量[J].食品科学,2001,22(5):62-64.

有机混合物成分分析范文3

关键词:天然气;气相色谱法;成分

1 石油天然气计量技术及标准的发展状况

石油天然气的主要成分包括甲烷、丁烷、戊烷,和含量较低的乙烷、丙烷,微量的硫化氢,以及一些氮气、二氧化碳等不燃烧气体,构成较为复杂。天然气的标准化技术在国内外经过多年发展,涉及到天然气气体的单位流量指标、天然气的气体压缩状态、密度、主要成分及比例、燃烧时的热量贡献率等指标。此外还有设备、设计、安全等标准来衡量天然气品质。天然气的标准化测量技术关系到设计行业、维修行业、建设行业、质检行业、环境保护行业等多个行业的技术,标准也较为复杂。为了确保天然气的归类质量可靠,严谨科学的天然气归类标准是必须指定并依照其执行。

2 气相色谱法简介

2.1 常用的天然气的分析方法

通过上文的论述,清晰地了解了天然气的主要成份。下面具体阐述一下常用天然气的分析方法。常规检测往往是检测天然气中的主要成分如甲烷、丁烷等烃类可燃成分的含量。此外检测时还需要统计氮气、二氧化碳等非烃类难燃成分的含量指标。一些其他微量气体如硫化氢等成分含量较低,且对天然气品质影响较小,常规气体分析时往往忽略这类气体,只在有特殊要求,例如环境污染等指标的时候再考虑该类气体。

当前气相色谱分析方法较为成熟,在测量天然气主要成分及含量的流程中应用最为广泛。气相色谱分析方法具有以下优势:气体可快速分离,耗时较短;检测样本用量较低;可分辨物理化学性质相似的物质;可以分析有机物中应用最广泛的百分之二十到百分之三十。该技术广泛用于半固态液态气态混合物中物质构成的鉴别,如酒品中酒精和其他物质含量,汽油构成及杂质含量等。

气相色谱法中定量的方法包括归一法、校正归一法和外标法等多种方法。其中归一法相对容易操作,流程简洁,分析速度较快,精确度稍低,不需要标准的采样即可分析,广泛应用于前期对样品中各种物质的比例做简单归类的流程中。校正归一法则是在归一法的技术流程之前把混合物中的各个成分进行测量校准,以提升检测指标的精细和准确程度。归一法在使用时需要注意尽量在分析中将混合物中的主要成分一次性分离出来,以减少成分检测的的误差。

外标法则是将已知气体样本和测量气体的标准采样同时进行色谱分析,通过对比已知气体样本以及测量气体的相应成分的色谱峰值,用已知气体样本的气体组成来计算测量气体中相对应的成分的比例和含量。这种方法由于有标准气体作为参考,精确度较高。由于使用统一标准气体样本的各个检测单位的检测结果可具有很强的横向可比性。由于必须以标准气体样本为参考系,检测设备和检测的外部环境应尽量相同,对环境和操作要求较高,且很多时候无法快速得到标准气体样本,这些因素在一定程度上限制了这种方式的广泛应用。

2.2 分析需要的设备:气相色谱仪

气相色谱法的核心是将不同成分进行分离,各个成分独立通过检测设备,以响应时间和响应值的大小进行物质定性和定量的分析。气相色谱仪包括五大核心部件:载气设备,进样设备,分离设备,检测设备,记录设备。气体通过载气设备降压、去除杂质后进入进样设备,与测试样本混合后到达分离设备,分离出来的气体分批次导出,进入检测设备,通过设备响应得到响应成分信号并记录,最后生成气相色谱图(如图1)。

2.3 试剂与材料

进行气相色谱分析需要有流动相和标准气两种媒介气体来完成。

流动相,即载体气体,根据检测的精确度需要和设备限制选择适宜纯度的流动相。流动相需要保持干燥,避免成分中出现水分导致吸附试剂的寿命缩短。一般使用硅胶来去除流动相中的水分。流动相气体的纯度不能低于99.99%,一般检测气体成分中常用氦气、氢气、氮气作载气,然而有的标准仅仅允许使用氦气作为载气。从技术上说,氢气、氦气作载气检测的差距很小,其一种为惰性气体,性能稳定,另一种为燃气,较为活泼。而氢气和氦气的造价差距极大,考虑到我国的经济实力以及检测流程的安全需求,我国采用氦气为主要流动相媒介。

标准气,标准气一般通过国家认证的单位购买获得,有相关生产能力的单位可按照GB5274规定来生产。我国当前的技术实力可以生产符合国际标准的标准气。

2.4 操作注意事项

因为石油天然气成分分析的过程中涉及的天然气本身就有危险,检测设备和操作过程都有安全隐患,所以在检测的整个流程中,都需要按照相关规范和安全条例来进行操作以保障安全。设置各种参数指标的时候也需要严格按照规范来进行,以保证分析结果的准确性。

操作气相色谱仪进行天然气成分分析时需要重点注意以下几点。

由于规范没有对特定色谱和检测的温度做明文规定,反应温度的控制更多受检测环境和条件的影响。在控制温度恒定时,温度变化范围应控制在0.3℃范围内。大多数情况下选择保温措施,电加热设备可以正常运行,即可满足这个要求。

流动相载体气体流量和稳定性对色谱检测的影响非常大,所以在检测过程中流动相载体气体流量需要维持稳定,控制变化幅度在1%以内。

若气体样品的实际检测结果证实气体温度比实验室温度高,那么气体样品需要经过预加热过程后才能输入色谱仪进行分析。因为天然气属于易燃易爆气体,气体加热过程中需要注意安全。大多数情况下气体中的硫化氢不在色谱分析范围之内。因此,在分析前可以预先进行筛选,把气体样品中的硫化氢成分去掉。

为了保证检测设备测量结果的精确度,各种气体的进样量不宜超过0.5毫升,连接样本和仪器的管子应该选用不锈钢或者抗腐蚀塑料管,不可用铜,橡胶等容易腐蚀的材质。

在使用定量管把样品气体导入色谱仪中常规的手法是吹扫法,这种方法的前提是气体样品的气压要高于一个标准大气压。所以色谱仪在检测前需要验证需要的吹气用量,再定量管压力接近大气压时,关掉阀门,在定量管的气体压强稳定后,把气体样品引入色谱仪进行分析。常用的封水置换的方法一般采用饱和氯化钠溶液作为封闭液体,但是这种溶液会对天热气成分分析产生影响且会给气体中带来水分,所以在精确度和需求较高的时候,一般不采用封水置换的方法来取样。

2.5 常见天然气分析色谱图

常见的天然气分析色谱图如图2、图3所示,采用某些色谱柱获得的典型色谱实例,这些色谱图具有典型的参考价值。

2.6 数据处理

由于天然气成分复杂,在数据处理的时候需要针对不同成分使用不同的方法。

2.6.1 戊烷和更轻组分

在检测各个成分的波峰高度或者峰面积的时候,需要把气体样品和标准气体的相对应的成分换算到相同的衰减条件,两个指标需要使用相同的单位来衡量。由于标准气和气样的峰高或峰面积在计算时始终是相除的关系,其量纲也保持为1。

2.7 分析结果精密度考察

对检测结果精确性的影响因素非常多,经过长期总结经验,我国科学家总结出在实际操作过程中重点控制的影响指标有以下几点。

控制分析设备的温度,流动相载体气体的流量速度等指标。在进行温度恒定的检测过程中柱温需要维持在0.3℃变化范围以内。按流程升温检测的过程中检测设备的温度要始终大于等于柱温最高值,且保持稳定维持在0.3℃变化范围以内。载体气体的流量速度需要保证稳定,速度变动范围应控制在百分之一以内。

气体样本的温度控制,一般样品温度在导入设备时需要高于取样时候的温度,否则会导致气体中部分成分受冷凝析,最后测定结果比实际值要低。由于在使用定量管把样本气体导入色谱仪中常规的手法是吹扫法,这种方法的前提是气体样本的气压要高于一个标准大气压。所以色谱仪在检测前需要验证需要的吹气用量,再定量管压力接近大气压时,关掉阀门,在定量管的气体压强稳定后,把气体样本引入色谱仪进行分析。这样可以防止样本杂质污染空气。

重复性分析。为了保证检测结果的精确性,需要对同一样本进行多次检测,对其检测结果进行重复性分析,以校正误差。

一次进样连续完成对天然气组成气体中的无机组成和有机组成的测量,测量结果的相对标准偏差小于1%;说明本研究所建立的实验方法和条件可以满足天然气气体标准物质性能评价的分析要求。

参考文献

有机混合物成分分析范文4

关键词:油气回收;治理工作;建议;绩效

收稿日期:2011-05-18

作者简介:林天立(1962―),男,浙江人,工程师,主要从事环境监测、管理的研究工作。

中图分类号:TU249.6

文献标识码:A

文章编号:1674-9944(2011)06-0038-02

1 引言

我国已经进入生产和消费石油的大国行列,但油品生产加工企业、油库、加油站以及运输栽体的油汽回收工作还处于起步阶段,许多油品收发场所没有配套相应油气回收装置,致使油气(挥发性有机物气体)排放到大气中,给大气环境造成严重影响。目前,余杭区需进行油汽回收治理改造的加油站有87个,油库5座,油罐车28辆,汽油年消耗量达20万t。由于汽油挥发性较强,全区每年排入大气的油气(挥发性有机物VOCs)达1 600t。油气产生大致构成比例为油库、油罐车到加油站储油罐约占90%,给汽车加油时约占10%。因此,对加油站实施一次油气回收及二次油气回收后,可有效地控制油气造成的危害,起到环保、减少油的浪费和提高加油站安全的作用。

2 油气产生及危害

“油气”产生主要有3个阶段,一是油库从装储油罐车上卸油时和向运输油罐车上配备油品时,在装卸过程中,由于装卸装置密封效果不好,伴有严重的“油气”挥发,对周围环境危害极大;二是运输油罐车在加油站内装卸油品时,有“油气”挥发;三是对汽车进行加油时,有“油气”挥发。

大多数加油站、油库均分布在人口稠密的城市或其周围,它们散发到大气中的油气含有苯、二甲苯、乙基苯和有机活性化合物、氮氧化物等多属致癌物质,而有机活性化合物与氮氧化物在紫外线的作用下会发生一系列的光化学反应,生成臭氧、一氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛类、酮类和有机酸类等,形成二次污染;大气中有二氧化硫存在,还会发生硫酸盐气溶胶(即光化学气溶胶),这种一次和二次污染物的混合物就是光化学烟雾。光化学烟雾强烈刺激人的眼睛、喉咙,导致头痛以及使呼吸道疾病患者病情恶化,严重的会造成死亡。近年来,杭州市余杭区区灰霾天气已经占到了全年天数的1/3以上,2010年有129d是灰霾天气。而影响大气能见度最终引起灰霾天气的细颗粒物,其中一部分是二次源,这个二次源也是光化学烟雾的一个组成部分。

挥发性有机废气污染问题现已引起我国各级环保行政主管部门的高度重视。2007年6月,环境保护部(原国家环境保护总局)联合国家质量监督检验检疫总局颁布了《储油罐大气污染物排放标准》(GB20950-2007)、《汽油运输大气污染物排放标准》(GB20951-2007)和《加油站大气污染物排放标准》(GB20952-2007),标准规定了储油库、油灌车及加油站在储存、收发和加注汽油过程中的油气排放限制、控制技术要求和检测方法。2010年6月,余杭区出台了《杭州市余杭区油气回收综合治理工作方案》,标志着余杭区全面启动储油库、油罐车、加油站油气回收治理工作。《方案》要求,余杭区境内各储油库、加油站、油灌车油气回收治理改造完成时间为2011年6月30日前。《方案》还要求,新改建油库、加油站及新登记油罐车必须安装油气回收装置;同时要求距离民宅建筑 50m以内的加油站应预留油气后处理装置接口;凡汽油年销售量大于5 000t的加油站应预留安装在线监测系统的接口。

3 油气回收方法

3.1 吸收法

吸收法是通过油气和吸收剂的逆流接触,利用油气中各组分在吸收剂中溶解度的不同,从而将易溶解的组分和难溶解的组分分离开来。该方法一般可使用3种不同的吸收剂,即轻柴油、低温汽油和有机溶剂。吸收法工艺简单,投资成本低,但回收效率低,一般只能达到80%左右,无法达到现行国家允许的油气排放标准-《储油库大气污染物排放标准》,且设备占地空间大,能耗高,吸收剂消耗较大,需不断补充。

3.2 吸附法

吸附法是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别,即各组分在吸附剂与流体相间分配不同的性质使混合物中难吸附组分分离的技术,其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性,目前常用的吸附剂有活性炭和硅胶。吸附法的优点是可以达到较高的处理效率,尾气排放浓度低,可以达到很低的值,缺点是进口浓度难以达到很大,且工艺复杂,需要二次处理,吸附床容易产生高温热点,存在安全隐患,且三苯易使活性炭失活,活性炭失活后存在二次污染问题。

3.3 冷凝法

冷凝法的基本原理是当冷凝气的温度低于其露点温度时将发生冷凝,由于易挥发性有机化合物的露点温度高于空气的露点温度,故当对油气蒸汽和空气的混合物进行冷凝时,大部分油气蒸汽会被冷凝成液态而空气则可以通过通风口被排出,从而达到分离的目的。冷凝下来的油水混合物经过分离罐分离,油品通过泵送回储罐,污水排入污水处理系统。冷凝法最大的优点就是回收的烃类液体不含杂质。缺点就是,必须在很低的温度才能达到较高的回收率,能耗高。冷凝法适用于高浓度烃蒸汽的回收。

3.4 膜分离法

膜分离法是采用膜分离法将收发油过程中产生的油气进行回收的一种措施,其原理基于膜对气体的渗透性,利用一定压力下的混合气体中各组分在膜中具有不同的渗透速率而实现分离。膜法油气回收系统进行汽油蒸发回收,可以使挥发降低95%~99%。膜分离法优点是技术先进,回收率高,但投资大,寿命短。膜在油气浓度低、空气量大的情况下,易产生放电层,有安全隐患。

3.5 氧化燃烧法

氧化燃烧法是将储运过程中的含烃气体直接氧化燃烧,燃烧产生的二氧化碳、水和空气作为处理后的净化气直接排放。该方法是一种操作费用较低的方法,但因为涉及到油气燃烧和空气污染,以及考虑到加油站安全问题和环境保护,目前一般已不采用。

4 油气回收工作建议

目前余杭区的油气回收工作已经全面展开,为更好地推动油气回收改造工作的高效性及自觉性,按时完成油汽回收治理改造任务,巩固余杭区油汽回收治理改造成果,满足长效管理的需要,建议如下。

(1)政府有关部门在进行新建、改建、扩建的油库及加油站审批时,应将配套油气回收处理设备(设施)作为审批的一个重要前提。

(2)建立部门联动机制,完善油汽回收治理管理;对各油品供应单位环保部门实施排污许可证制度,安监、发改部门在许可证年审时,将环保排污许可证做为前置条件。

(3)为确保油气回收系统达标稳定运行,在完成治理检测验收的基础上,应建立日常监管制度,对辖区内的加油站、储油库进行日常督查。

(4)通过环保宣传,使公众认识到挥发性有机废气对环境及人体健康的危害,形成人人关注环保,人人监督企业做好油气回收工作的局面,进一步推动企业开展油气回收工作,减少挥发性有机物对人身健康的不良影响。

5 杭州市余杭区区油气回收综合治理工作绩效分析

5.1 减少环境污染

杭州市余杭区的加油站、油库大都分布在人口稠密的城区周围,特别是加油站就在人们生活的当中,加油站、油库在卸油、加油的过程中排放大量的油气,其主要成分多为致癌物质,经紫外线照射后会与其他气体发生一系列光化学反应,形成毒性更大的污染物,对环境、人类健康造成严重影响;通过油汽回收治理改造,可有效控制油气造成的危害,显著改善大气环境质量、减少天气灰霾。

5.2 确保汽油在储运销过程中的安全

汽油在储运销过程中的火灾爆炸事故55%以上为油蒸气原因所造成,加油站和油库经过治理改造,安装油气回收处理设备后,可大幅度降低这些区域空气中的可燃性气体浓度,提高了安全性,同时也保护了操作人员及车主的身体健康。

5.3 节约能源

随着经济的高速增长和汽车保有量的快速递升,石油能源供应日趋紧张。据统计,杭州市余杭区2010年消耗汽油约20万t,在运、转、销过程中至少排放1 600t油气到大气环境中,仅此一项造成的经济损失高达1 100多万元。通过治理,对油气进行回收,不仅把1 600t油气变成了汽油,而且保护了环境,节约了能源。

6 结语

油气回收通过高效收集和密闭贮存油气,并将收集的油气进行集中处理,达到回收利用的目的,能够实现环境效益、经济效益和社会效益“三赢”。

参考文献:

有机混合物成分分析范文5

关键词: 有机物 鉴别 应用原理

一、鉴别、鉴定、分离、提纯的区别

鉴别是指在给定的几种物质中,根据几种物质性质上的差异,用物理方法或化学方法,通过必要的化学实验,根据产生的不同现象把它们一一区别开。鉴定是指对组成物质的每种成分进行全面检测,确定它是不是这种物质。分离是将混合物中的各组成分分开,要求各成分物质的组成不能改变,在分离过程中,若使用了化学方法使其成分发生了变化,则最终必须恢复原混合物中各个物质。提纯是将混在某物质中的一种或几种少量的杂质除去,至于杂质转化成什么物质,是否需要回收及如何处理,若没有要求,则一般不予考虑。

二、常用试剂及应用原理

1.溴水。

应用原理:

(1)物理性质中溶解性(萃取):直馏汽油、苯及其同系物、液态烷烃、四氯化碳等有机物分别与溴水混合、振荡、静置后,溴进入有机层而使水层接近无色。

(2)化学性质中加成反应(与烯烃、炔烃、二烯烃等不饱和烃发生加成反应而使溴水褪色)、氧化反应(与含有醛基的物质发生氧化反应而使溴水褪色、用于鉴别葡萄糖和果糖时,用稀溴水)和取代反应(与苯酚等发生取代反应而使溴水褪色且生成白色沉淀)。

2.酸性高锰酸钾溶液。

应用原理:它的强氧化性。

(1)分子结构中含碳碳双键或碳碳三键的有机物,可使其褪色。

(2)含有羟基、醛基的有机物(醇、醛、葡萄糖、麦芽糖等还原性物质)可使其褪色。

(3)苯的同系物能使其褪色。

3.新制氢氧化铜悬浊液。

应用原理:

(1)常温下使多元醇生成绛蓝色溶液。

(2)它的氧化性使含有醛基的物质(醛、甲酸、甲酸甲酯、葡萄糖、麦芽糖等)在碱性环境中加热后生成红色沉淀。

4.新制银氨溶液。

应用原理:它的氧化性使含有醛基的物质(醛、甲酸、甲酸甲酯、葡萄糖、麦芽糖等)在碱性环境中水浴加热后生成银镜。

5.水。

应用原理:应用于密度不同且不溶于水的有机物的鉴别。

6.硝酸银溶液及稀硝酸。

应用原理:用于检验卤代烃中的卤素原子。

7.含铁离子的溶液(常用三氯化铁溶液)。

应用原理:与苯酚反应使溶液变为紫色。

8.碘水。

应用原理:碘单质与淀粉结合后显蓝色。

9.石蕊。

应用原理:酸性较强的有机物质(低级羧酸、苯磺酸)使紫色石蕊试液或湿润的蓝色石蕊试纸变红。

10.钠。

应用原理:分子结构中含羟基、羧基的有机物一般可与其反应产生氢气。

11.碳酸钠溶液。

应用原理:酸性较强的有机物(低级羧酸、苯磺酸)一般可与其反应产生二氧化碳。

12.氢氧化钠溶液。

应用原理:在水中,溶解度小的酚、羧酸类物质与氢氧化钠反应生成易溶的钠盐。

三、注意事项

1.选择试剂原则:操作简单、现象明显。

2.操作过程要客观、全面,表述要正确。有机物中加入试剂后,一般要求“振荡”。如:

(1)将酸性高锰酸钾溶液滴入甲苯时,不振荡,就不会褪色,或褪色极慢。故叙述操作时,“振荡”不能丢。

(2)卤代烃中卤原子的检验实验,先用过量的硝酸中和碱,再加硝酸银溶液。

(3)银镜反应前配制银氨溶液时,稀氨水与稀硝酸银溶液的滴加顺序,相对量的控制,描述时必须注意。

3.先现象,后结论。如:用红热的螺旋状铜丝鉴别乙醇和乙酸乙酯时,不能说“从乙醇中取出后,铜丝重新变红”,正确的叙述是“将红热的螺旋状铜丝快速插入待测液,取出,重新变红,同时可闻到有刺激性气味产生的是乙醇”。

四、常见题型与解法

1.只用一种试剂鉴别。

(1)解答的关键是选对最佳试剂。

试剂选择的一般顺序:水―溴水―酸性高锰酸钾溶液―新制氢氧化铜悬浊液―氯化铁溶液―银氨溶液。对于活泼氢的检验顺序一般是:钠―氢氧化钠―碳酸钠。

(2)基本方法。

①溶解法。如:鉴别乙醇、苯、四氯化碳,可用水或溴水来鉴别。

②官能团法。如:鉴别甘油、葡萄糖、乙醛、乙酸、甲酸、乙醇六种液体,可用新制氢氧化铜悬浊液。

2.用多种试剂鉴别。

基本方法:

(1)先活泼后稳定鉴别法。适用于各物质问化学活泼性差异很大时的鉴别。如:利用化学方法鉴别己烯、甲苯、环丙烷。先用溴水鉴别出己烯,再用酸性高锰酸钾溶液鉴别出甲苯。

(2)分组法。原理:先利用各物质中相同的官能团具有的共性,产生同一现象,进行分组,再根据物质的个性区别。如:用化学方法鉴别甲酸、甲醛、乙酸、乙醇四种水溶液。先利用有无酸性分组,再由官能团性质差别用新制氢氧化铜悬浊液或银氨溶液鉴别;也可只用新制氢氧化铜悬浊液。

3.不用试剂鉴别。

依据物质独有的颜色:气味、状态、燃烧现象等加以鉴别。如:甲烷、乙烯、乙炔可用燃烧法;乙醇、乙酸可用闻气味法。

以上事实说明,在新教材中,有机物鉴别还是普遍存在的。通过这些典型例子分析,教师可从“鉴别”入手,引导学生思考“鉴别”和“如何鉴别”的来源和本质,以批判的思维方式审视这种“鉴别”的客观性,促进学生思维发散性和深刻性的发展,为学生搭建一个广阔的思维发展平台。

参考文献:

有机混合物成分分析范文6

关键词:稻秆调理剂;泔脚;稻秆;蚯蚓堆肥

中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)17-4032-04

Effects of Rice Straws on Vermicomposting of Hogwash Waste

LIU Yao-yuan1,2,ZOU Chang-wu1,2, ZHANG Da-xin1,QIAO Yu-hong1, YIN Wei-wen1, XU Jin-long1, LI Feng-lin1

(1.College of Resource and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China;

2.Air Environmental Modeling and Pollution Controlling Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutes, Chengdu 610225, China)

Abstract:Six experiments were carried out to study the effects of rice straws on vermicomposting of hogwash waste. Each experiment contained hogwash waste mixed with different volume ratio of rice straws. Several indexes were determined on the process of vermicomposting. Compared with the pure hogwash waste, rice straws as additive could effectively dilute the salinity during vermicomposting. When decomposition, the composts did not produce salt toxic action. During vermicomposting, the treatment mixed with 0% of rice straws effectively increased TP. The treatment mixed with 10% of rice straws effectively decreased the phytotoxicity of composting, but lost TK easily; The treatment mixed with 20% of rice straws effectively increased TN. The treatment mixed with 30% of rice straws decreased TOC best. The treatment mixed with 50% of rice straws lost TP easily. The treatment mixed with 20% or 30% of rice straws was the best on the treatment capacity and the quality of vermicomposting.

Key words: rice stalk conditioner;hogwash waste;rice straws;vermicomposting

随着“生态文明建设”概念的提出,居民对周围环境的生态要求越来越高,而泔脚垃圾作为常见有机固体废弃物由于管理不当而被随意堆放,孳生了大量病菌和蛆蝇,对生态环境造成严重影响。因此如何对大量堆置的泔脚进行处理已迫在眉睫。蚯蚓作为一种特殊的生物,具有特殊的生态学功能[1],可对有机物进行吞食分解,形成优质有机肥料。大量研究表明[2]蚯蚓可使堆肥中的微生物活性增强,加速堆肥的腐熟过程。因此在堆置泔脚中加入蚯蚓进行堆肥处理是解决泔脚对环境污染问题的一种生态可持续的方法。但堆置泔脚的C/N低、通风性差、易产生臭气等不利于蚯蚓的生长[3],因此实际处理过程中需要加入调理剂进行调节。稻秆在我国南方随处可见,但由于处置不当而被大量焚烧,污染环境。研究[4,5]表明,稻秆C/N高、结构疏松、透气性佳且可吸附臭气,将其作为调理剂可适当增强蚯蚓处理堆置泔脚的效果,但目前关于此研究在国内却鲜见报道。因此研究拟采用接近小区或餐饮部门实际堆置状态的方法将泔脚堆置并分别在堆置泔脚中加入不同比例的稻秆并引入蚯蚓进行堆肥,探究稻秆对蚯蚓堆肥处理堆置泔脚的影响,以期为泔脚的优化处理提供新方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用泔脚取自学校食堂,经剔除塑料袋、纸杯等非生物质垃圾后备用;试验选用蚓种为太平二号赤子爱胜蚓(Eisenia foetida),购买于成都菊乐生态养殖公司,选取大小相近的成年蚯蚓进行试验;水稻秸秆收集于成都市双流县文星镇农村,试验前将其粉碎成1~2 cm的碎块。

1.2 试验方法

在面积为376 mm×376 mm的正方形空地上将泔脚进行堆置,堆置高度为318 mm。堆置泔脚由红砖和纱网围绕,防止蚯蚓逃逸。设置A(全部泔脚)、B(泔脚与水稻秸秆体积比9∶1)、C(泔脚与水稻秸秆体积比8∶2)、D(泔脚与水稻秸秆体积比7∶3)、E(泔脚与水稻秸秆体积比6∶4)、F(泔脚与水稻秸秆体积比5∶5)6组堆肥处理。堆置完成后用搅拌棒将各组堆置物混合均匀。为保障蚯蚓正常生存,在蚯蚓与基质之间构造缓冲带[6],本试验采用原生质土壤作为缓冲基质。试验过程中将缓冲基质与原堆置物视为一体,每隔1 d对其使用五点采样法[7]进行采样分析,并随着堆置物的腐熟逐渐减少采样分析频率。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 测定指标 pH、电导率(EC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)、发芽指数(GI)。

1.3.2 测定方法

所采鲜样以固液比1∶5(m/V)浸提,滤液用来测定pH、EC[8],pH用pH S-3C型pH计测定,EC用DDS-11A型电导率仪测定;鲜样烘干所得干样用来测定TOC,TOC测定采用重铬酸钾氧化-分光光度法(HJ 615-2011);干样经硫酸-过氧化氢消煮所得消煮液用来测定TN、TP、TK[9],TN测定采用碱性过硫酸钾消解―紫外分光光度法(HJ 636-2012),TP测定采用钼酸铵分光光度法(GB/T 11893-1989),TK测定采用有机无机复混肥料的测定方法(GB/T 17767.3-2010)。GI的测定是取上述浸提液8 mL于垫有滤纸的培养皿中,同时设对照(去离子水),再在培养皿中各置10粒饱满小白菜种子,将其在黑暗中培养,并在培养96 h后测定发芽率及根长,计算发芽指数GI[10],

GI=■×100%

2 结果与分析

2.1 发芽指数的变化与分析

利用堆肥水浸提液测定种子发芽指数是表征腐熟状态的公认指标。Riffaldi等[10]认为当GI>50%时,就可认为堆肥基本无毒性,当GI达到80%~85%时,就可认为堆肥对植物没有毒性。堆肥过程中发芽指数随堆肥时间变化如图1所示。

由图1可知,试验结束时A、B、C、D、E、F组GI分别为87.99%、138.22%、84.28%、127.69%、80.22%、136.92%,均大于80%,其中B组毒性降低最为明显。说明此时堆肥对植物均无毒性,基本达到腐熟,这主要由于物料中对植物有害的部分通过蚯蚓的吞食过腹后得到固定,且因蚯蚓和微生物活性的增强,有机酸也进一步反应完全,浸提液中对植物有害的物质大大减少。

2.2 电导率(EC)的变化与分析

电导率反映的是堆肥浸提液中全盐的含量,堆肥过程中电导率(EC)随堆肥时间变化如图2所示。由图2可知,试验结束时A、B、C、D、E、F组电导率分别为1 136、1 110、1 124、661、928、832 μS/cm,可知各处理泔脚与稻秆腐熟后均不会对植物产生盐分毒害作用[11],加入稻秆调理剂可降低蚯蚓堆肥中的盐分含量。

2.3 pH的变化与分析

一般认为物料腐熟后pH会最终呈中性偏碱[12]。堆肥过程中pH随堆肥时间变化如图3所示。由图3可知,试验结束时A、B、C、D、E、F处理堆肥pH分别为7.99、8.20、7.99、6.82、7.12、7.23。A、B、C组呈弱碱性,D、E、F组呈中性。究其原因,可能与D、E、F组稻秆量较多,稻秆中的可溶性糖被还原成有机酸有关[13]。

2.4 总有机碳的变化

堆肥过程中总有机碳随堆肥时间变化如图4所示。由图4可知,各处理组TOC含量总体呈下降趋势,至试验后期各处理组均达到平稳状态。此时有机碳趋于稳定。这是由于在蚯蚓堆肥过程中,蚯蚓除起到吞食分解混合物的作用外,还起到协同刺激微生物活性的作用[14],试验结束时A、B、C、D、E、F组TOC下降幅度分别为54.0%、46.7%、50.7%、59.3%、21.2%、38.6%。D组TOC降幅最大,这说明当泔脚与稻秆的体积比为7∶3时,堆置物的有机质的降幅最大,此时微生物和蚯蚓的协同作用最好。在堆肥前期各处理组TOC存在波动,这主要是蚯蚓活动使得采样不均匀造成的。

2.5 总氮含量的变化

堆肥过程中总氮随堆肥时间变化如图5所示。由图5可知,堆肥过程中各处理组TN不稳定,可能由于夏季外界温度较高,试验过程中表层存在氨的挥发,造成TN波动。试验结束时,A、C、E、F组分别比初始值增长0.84%、55.5%、31.8%、4.31%,B、D组分别下降16.3%、1.9%。研究[12]表明,蚯蚓对氮素的提高和矿化都有促进作用。A、C、E、F组稻秆与泔脚的配比更适宜蚯蚓促进氮素的增长,C组最为明显。

2.6 总磷含量的变化

堆肥过程中总磷含量随堆肥时间变化如图6所示。由图6可知,试验前后A、B、C、D、E、F组TP分别增长18.2%、1.6%、10.2%、17.0%、17.5%,F组下降16.2%。蚯蚓堆肥过程中,TP随着总有机碳的矿化会稍有增长,但蚯蚓的代谢和微生物的繁殖也会造成养分的流失[15]。此外,在微域中蚯蚓对磷也会有富集作用[16],造成堆肥TP波动。

2.7 总钾含量的变化

堆肥过程中总钾含量随堆肥时间变化如图7所示。由图7可知,试验过程中各处理组TK波动较大。试验结束时,A、B、C、D、E、F组TK分别下降22.8%、61.6%、48.2%、40.8%、35.4%、37.7%。这说明稻秆与泔脚混合物经蚯蚓堆肥后总钾会存在不同程度的损失,泔脚与稻秆体积比为9∶1时,总钾损失最严重。

3 结论

1)在泔脚蚯蚓堆肥中加入稻秆调理剂混合腐熟后不会对植物产生盐分毒害作用。

2)堆肥原料全部为泔脚时可显著提高堆肥TP;泔脚与稻秆体积比为9∶1时可显著降低堆肥毒性,但总钾易损失;泔脚与稻秆体积比为8∶2时可显著促进堆肥中氮素的增长;泔脚与稻秆体积比为7∶3时微生物和蚯蚓对有机质的降解效果最佳;泔脚与稻秆体积比为5∶5时总磷易流失。

3)从蚯蚓堆肥效果和泔脚与稻秆处理量综合考虑,在泔脚与稻秆调理剂体积比为8∶2或7∶3时效果最佳。

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