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伴随工业化和城市化的快速发展,城市生活垃圾(MSWs)的产量急剧增加。MSWs腐烂降解过程中释放出大量的无机和有机臭气,是城市恶臭污染一个非常重要的来源。相对无机臭气(硫化氢、氨气等)而言,有机臭气(OOGs)虽然产生的量较少,但是由于OOGs具有嗅阈值低、毒性强等特点,对人体健康的危害可能比无机臭气更大。
本研究选择三类典型MSWs(蔬菜、水果垃圾和混合居民生活垃圾)为对象分别开展腐烂降解模拟实验,比较系统地研究了这三类MSWs腐烂过程中OOGs的排放通量、排放规律及其影响因素。研究结果对城市固体废弃物的处置和有机恶臭污染的防治有重要参考价值,在认识自然生物地球化学循环过程方面也有一定理论意义。研究得到的主要结论如下:
1.以橙子为代表的水果垃圾好氧降解过程中释放出来的OOGs主要包括含氧OOGs(醇、醛、酮和酯)、萜烯和VOSCs三类化合物,总排放量为12737 mgdry kg-1,其中萜烯的排放量占绝对优势,占OOGs总排放量的85%以上。各类化合物主要在好氧降解的前期释放出来,萜烯和含硫化合物85%以上的量都在前30天释放出来,而各种含氧化合物更早,在前10天就基本释放完毕。各类化合物的排放均与好氧降解过程中的微生物活动关系密切,早期单萜烯释放还与橙子本身成分的挥发有关。
2.三类蔬菜(生菜、土豆、西红柿)垃圾自然降解过程中释放的OOGs组成类似,主要包括含氧化合物、萜烯类化合物和含硫化合物(VOSCs),其中含氧化合物的排放量最多,占各类蔬菜垃圾OOGs释放总量的80%左右。三类蔬菜垃圾自然降解过程中OOGs总排放量分别为118.7、57.4和228.1 mg dry kg-1,OOGs基本在前30天释放完毕,其中前23天释放量占总量的80%以上。研究结果表明三类蔬菜暴露在空气中自然腐烂过程中OOGs主要在腐烂前期释放出来的,所释放OOGs主要来源于微生物降解蔬菜中有机质的产物,与垃圾本身成分挥发也有一定关系。
3.居民混合生活垃圾好氧降解过程中释放的OOGs种类较多,主要包括含氧化合物(醇、醛、酯、酮、醚和呋喃等)、萜烯(异戊二烯和单萜烯)、烷烃、烯烃、芳烃、卤代烃和VOSCs,OOGs的总排放量为1003.4 mg dry kg-1,其中以VOSCs和含氧化合物(主要是酯)的排放量最大,分别占OOGs总排放量的40.9%和50.5%(酯为37.9%)。除芳香烃外,各类OOGs的释放在前10天基本完毕。研究表明居民混合生活垃圾好氧降解过程中排放的大部分含氧化合物和碳氢化合物是垃圾本身成分挥发的结果,硫化合物及少部分含氧化合物和碳氢化合物是微生物活动的产物。
4.居民混合生活垃圾腐烂降解过程中各类OOGs释放完毕所需时间从短到长依次为:含氧化合物,萜烯、VOSCs、卤代烃和烷/烯烃,芳烃。其中含氧化合物、萜烯和VOSCs主要为易腐性有机垃圾降解产物,说明MSWs腐烂降解前期释放的OOGs主要来源于易腐性垃圾。