CN110412022A - 一种快速检测有机固体废弃物nh3挥发率的凝胶试纸及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速检测有机固体废弃物NH3挥发率的凝胶试纸及其使用方法属于环境化学领域。凝胶试纸以1‑2%的琼脂糖凝胶为检测介质,通过琼脂糖溶液煮沸后经室温凝固制成琼脂糖凝胶,组成为:每100ml琼脂糖凝胶溶液中包含:5‑30g草酸,0.1‑1g指示剂溴甲酚绿,0.1‑1g指示剂溴酚蓝,2‑6g甘油。将部分样品与凝胶试纸密封于检测罐中,单位时间内记录凝胶试纸反应后的颜色,对照结果指示卡,评价NH3挥发率;另一部分样品检测pH值,利用结果指示卡,评价其氨氮含量及熟化水平。本发明使用方法简便快速,无需高价仪器设备;试纸灵敏度好、结果可读性高,能迅速确定样品的NH3挥发率强度,结合pH值预估样品的氨氮含量,推测堆肥腐熟度水平。
Description
技术领域
本发明属于环境化学领域,涉及一种检测堆肥、畜禽粪污有机固体废弃物NH3挥发率的快速检测试纸及其使用方法。
背景技术
堆肥化过程是将畜禽粪便、餐厨垃圾高氮有机废弃物与秸秆木屑高碳有机废弃物按一定比例混合,在调节碳氮比和含水率的前提下,利用堆肥系统中自发产生的微生物,升高堆肥温度,杀死大量病原菌和杂草种子,最终将大分子有机物降解、稳定化和肥料化的过程。气态氨(NH3)是堆肥早期和畜禽粪便储存过程中,经常产生的主要臭味气体之一。气态氨(NH3)的检测一方面可以指示堆肥或畜禽粪便的氨挥发率水平,评价堆肥和畜禽粪便对周围空气的污染情况,更重要的是气态氨水平可以反应出堆肥或畜禽粪便中的氨氮含量,有利于堆肥过程的实时监控、工艺调整和熟化级评价,还有助于堆肥产品即堆肥有机肥的质量控制,减少堆肥因腐熟不足导致的烧苗,即植物毒性作用。所以,检测堆肥或畜禽粪便的NH3挥发率,对于评价堆肥腐熟过程、指导堆肥使用、估计畜禽粪便对大气的污染情况有重要意义。传统的NH3挥发率检测,通常使用先酸液吸收再滴定检测、NH3红外线在线检测、以及气相色谱检测法,要求较高的实验室条件,较长的实验时间,以及较熟练的实验技术人员,不利于NH3挥发率的快速测量,降低了堆肥和畜禽粪便分析中NH3挥发率检测的便捷性和使用频率。急需建立快速、便捷、准确、对实验人员技术要求低的NH3挥发率检测方法,以利于NH3挥发的测量及其在环境与农业研究领域的应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种快速检测堆肥、畜禽粪污有机物NH3挥发率的凝胶试纸及其使用方法。本发明凝胶试纸的主要成分包含草酸、酸碱指示剂、甘油和琼脂。本发明的检测原理是利用凝胶试纸中的草酸物质,吸收有机物样品挥发出的NH3,草酸与NH3反应后,试纸pH值上升,导致酸碱指示剂颜色变化,NH3挥发率的大小与检测终点时,试纸的颜色显著相关。本发明的使用方法是,将部分样品与凝胶试纸密封于检测罐中,单位时间内记录凝胶试纸反应后的颜色,另一部分样品检测pH值,利用结果指示卡,评价样品的NH3挥发率、氨氮含量、及熟化水平。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种快速检测堆肥、畜禽粪污有机物NH3挥发率的凝胶试纸,所述的凝胶试纸:以1-2%的琼脂糖凝胶为检测介质,配成琼脂糖凝胶溶液,每100ml琼脂糖凝胶溶液中各组成成分及其含量为:5-30g草酸,0.1-1g指示剂溴甲酚绿,0.1-1g指示剂溴酚蓝,2-6g甘油。具体制作过程为:将1.5g琼脂粉加入100ml水中,煮沸溶解,待温度降至60℃左右时,依次加入含10g草酸,0.5g溴甲酚绿,0.5g溴酚蓝,4g甘油,搅拌混匀,室温下让其自行凝固得到琼脂凝胶,1小时后,将制成的琼脂凝胶切片并贴附于白色塑料片即可制得可以快速检测NH3的凝胶试纸。
一种快速检测堆肥、畜禽粪污有机物NH3挥发率的凝胶试纸的使用方法,将凝胶试纸与检测罐、pH试纸和三种结果指示卡结合,制成NH3挥发率检测试剂盒,用于快速检测堆肥、畜禽粪污有机物NH3挥发率,最终估计堆肥的熟化程度;所述的结果指示卡包括结果指示卡1、结果指示卡2、结果指示卡3。包括以下步骤:
(1)称量一定质量的待测样品放入检测罐中(如30g样品加入300mL检测罐),适当调节样品含水率到50-70%之间,并在桌面上震动检测罐,以利于样品均匀分散。所述的检测罐为透明的可密封塑料罐,罐口带螺纹,利于向罐内放入测试样品和凝胶试纸。
(2)将凝胶试纸放入检测罐内,将罐口封闭,密封待测样品。凝胶试纸用于检测NH3挥发率。
(3)将检测罐置于室温下,静置30min。
(4)打开检测罐,取出凝胶试纸,记录凝胶试纸颜色,与结果指示卡1对照,评价NH3挥发作用强度。所述的结果指示卡1包括蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色五种颜色指示条,蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色分别指示强烈、强烈-中、中、中-微弱、微弱这五种NH3挥发作用强度,如表1所示。
表1 NH3挥发率的结果指示卡1
NH3凝胶试纸颜色 | 蓝色 | 深绿色 | 浅绿色 | 黄绿色 | 黄色 |
NH3挥发作用的强度 | 强烈 | 强烈-中等 | 中等 | 中等-微弱 | 微弱 |
NH3挥发率(mg/30m | in)200-100 | 100-40 | 40-20 | 20-10 | <10 |
表中,不同颜色指示了凝胶试纸在30分钟内吸收的氨氮含量。
(5)将待测样品与去离子水按1:5的重量体积比混合,室温间歇震荡30分钟,通过pH计或试纸测量样品pH值。将待测样品pH值和NH3凝胶试纸颜色,与结果指示卡2对照,估计样品的氨氮含量。所述的结果指示卡2包括蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色五种颜色指示条,四个不同的pH区间分别为7.0-7.5,7.5-8.0,8.0-8.5,8.5-9.0,对照不同的颜色和pH区间,根据NH3凝胶试纸颜色和样品pH值范围,预估样品氨氮含量,如表2所示。
表2为样品氨氮含量预估指示卡
表中,数值以mg NH4-N/g干重计。
(6)根据步骤(5)估计得到的氨氮含量,并与结果指示卡3对照,估计堆肥的熟化水平。所述的结果指示卡3根据不同的氨氮含量的预估值,分为五个堆肥熟化级,其中1-5级分别对应5个堆肥熟化度:未熟化、中低熟化、中熟化、中高熟化、高熟化。
表3为堆肥样品熟化度评价指示卡
表中,根据样品氨氮含量的预估值(mg NH4-N/g干重),查表找到堆肥样品的熟化级和熟化度。
本发明的有益效果是:用方法简便快速,省去了通常方法中先吸收再检测的步骤,且无需高价的仪器设备。对于无实验经验的人员,可以在短时间内迅速掌握实验技巧,在40分钟时间内完成样品检测。同时,本发明试纸的灵敏度好、结果可读性高,通过与指示卡上蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色五种颜色比较,可以迅速确定样品的NH3挥发率强度,结合pH值预估样品的氨氮含量,进而推测堆肥腐熟度水平。本发明可应用于堆肥、畜禽粪污有机固体废弃物的常规检测评价,为畜禽粪污堆肥化处理过程中NH3挥发率、氨氮含量、熟化程度检测提供直观、快速、灵敏的测定方法和评价依据。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
使用如下最优配方制备检测NH3挥发率的凝胶试纸:1.5%的琼脂糖凝胶为介质,含10g草酸,溴甲酚绿0.5g,溴酚蓝0.5g,甘油4g;将制好的凝胶切成直径1cm,厚度0.1mm的圆形凝胶片,贴附于白色塑料基片上,制得凝胶试纸。取附近三家蛋鸡养殖场的鸡粪作为待测样品,每个样品2个平行,进行NH3挥发率的凝胶试纸检测。取300mL透明可封闭塑料罐,称量30g鸡粪样品于塑料测试罐中,适当调节样品含水率到50-70%,在鸡粪样品上插入凝胶试纸基片下部,保持凝胶位于样品上2-3cm高度,封闭塑料罐,室温静置测试罐30分钟。30分钟结束后,打开测试罐,取出试纸,将显色结果与指示卡1对照。结果显色,三家养殖场鸡粪的NH3挥发率试纸均为蓝色,说明NH3挥发作用强烈,均高于100mg NH3/30min。
实施例2
使用如下最优配方制备检测NH3挥发率的凝胶试纸:1.5%的琼脂糖凝胶为介质,含10g草酸,溴甲酚绿0.5g,溴酚蓝0.5g,甘油4g;将制好的凝胶切成直径1cm,厚度0.1mm的圆形凝胶片,贴附于白色塑料基片上,制得凝胶试纸。取堆制时间分别为0天、20天、40天的鸡粪堆肥样品进行NH3挥发率检测,每个样品2个平行。NH3挥发凝胶试纸的使用方法与示例1相同。同时检测各堆肥样品的pH值。结果发现,第0天、20天、40天的堆肥样品分别显示蓝色、浅绿色和黄色,对应结果指示卡1,说明堆肥的氨挥发作用从强烈过渡到中和微弱,堆肥的pH值分别为8.5、9.2、8.3,对应结果指示卡2,说明堆肥的氨氮含量约>7、0.7、<0.4mg/g干重,对应结果指示卡3,说明第0天、20天、40天堆肥的腐熟度级为2、3、4,即中低熟化、中熟化和中高熟化,此结果与堆制时间及其他腐熟度指标相紊合。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形改进,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种快速检测有机固体废弃物NH3挥发率的凝胶试纸,其特征在于,所述的凝胶试纸:以1-2%的琼脂糖凝胶为检测介质,配成琼脂糖凝胶溶液,每100ml琼脂糖凝胶溶液中各组成成分及其含量为:5-30g草酸,0.1-1g指示剂溴甲酚绿,0.1-1g指示剂溴酚蓝,2-6g甘油。
2.权利要求1所述的一种快速检测有机固体废弃物NH3挥发率的凝胶试纸的使用方法,其特征在于,将凝胶试纸与检测罐、pH试纸和三种结果指示卡结合,制成NH3挥发率检测试剂盒,用于检测堆肥、畜禽粪污有机物NH3挥发率,最终估计堆肥的熟化程度;所述的结果指示卡包括结果指示卡1、结果指示卡2、结果指示卡3;包括以下步骤:
(1)称量一定质量的待测样品放入检测罐中,调节样品含水率到50-70%之间,震动检测罐,样品均匀分散;
(2)将凝胶试纸放入检测罐内,将罐口封闭,密封待测样品;凝胶试纸用于检测NH3挥发率;
(3)将检测罐置于室温下,静置30min;
(4)打开检测罐,取出凝胶试纸,记录凝胶试纸颜色,与结果指示卡1对照,评价NH3挥发作用强度;所述的结果指示卡1包括蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色五种颜色指示条,蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色分别指示强烈、强烈-中、中、中-微弱、微弱这五种NH3挥发作用强度,如表1所示;
表1 NH3挥发率的结果指示卡1
表中,不同颜色指示了凝胶试纸在30分钟内吸收的氨氮含量;
(5)将待测样品与去离子水混合,室温间歇震荡30分钟,通过pH计或试纸测量样品pH值;将待测样品pH值和NH3凝胶试纸颜色,与结果指示卡2对照,估计样品的氨氮含量;所述的结果指示卡2包括蓝、深绿、浅绿、黄绿、黄色五种颜色指示条,四个不同的pH区间分别为7.0-7.5,7.5-8.0,8.0-8.5,8.5-9.0,对照不同的颜色和pH区间,根据NH3凝胶试纸颜色和样品pH值范围,预估样品氨氮含量,如表2所示;
表2 为样品氨氮含量预估指示卡
表中,数值以mg NH4-N/g干重计;
(6)根据步骤(5)估计得到的氨氮含量,并与结果指示卡3对照,估计堆肥的熟化水平;所述的结果指示卡3根据不同的氨氮含量的预估值,分为五个堆肥熟化级,其中1-5级分别对应5个堆肥熟化度:未熟化、中低熟化、中熟化、中高熟化、高熟化;
表3 为堆肥样品熟化度评价指示卡
表中,根据样品氨氮含量的预估值查表堆肥样品的熟化级和熟化度。
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