Ашкана калдыктары; жогорку нымдуулук, май, туз жана органикалык заттардын курамы үчүн башкаруу кыйын болгон калдыктар түрүнө кирет. Бирок туура биологиялык процесстер менен компост, органикалык жер семирткич же башка баалуу өнүмдөргө айландырса болот.

Бул preprint изилдөө, ашкана калдыктарынын биокургатуу-компосттоо процесстеринде төрт башка композиттик микробдук инокулянттардын таасирин салыштырат. Композиттик микробдук инокулянт – бир нече пайдалуу микроорганизмдердин бирге колдонулушун билдирет. Изилдөөчүлөр өзгөчө өзүлөрү иштеп чыккан WH2 аттуу аралашманы үч соода инокулянт менен жана контрольдук топ менен салыштырышкан.

Жыйынтыктарга ылайык, WH2; нымдуулукту жоготуу, органикалык заттарды бузулуу, компосттун бышышы жана азотту сактоо жагынан күчтүү натыйжаларды көрсөткөн. Изилдөөнүн микробдук анализдери, WH2 Lactobacillus, Bacillus жана Saccharomonospora сыяктуу ар кандай этаптарда таасир эте алган бактериялык топторду байытууну камсыз кылат жана азот жоготуусу менен байланышкан айрым денитрификация белгилерин баса турганын көрсөтүп турат.

Маселе эмне?

Кайнак ашкана калдыктары шаар калдыктарынын ичинде бара-бара чоңураак үлүшкө ээ болууда. Бул калдыктардын ичинде белок, май, көмүртек жана клетчатка сыяктуу баалуу органикалык компоненттер бар. Бул жагынан алганда ашкана калдыгы жөн гана «чыгым» эмес, туура иштетилсе, калыбына келтириле турган биологиялык булак болуп эсептелет.

Бирок ашкана калдыктарын башкаруу оңой эмес. Алар көбүнчө жогорку нымдуулукка ээ, оңой бузулат, жаман жыт чыгара алат жана ташуу/иштетүү чыгымын жогорулата алат. Ошондой эле компостто азот жоголушу мүмкүн. Азот — компосттун жер семирткич катары баалуулугу үчүн маанилүү азык; бирок процесс учурунда аммиак же азоттуу газдар түрүндө жоголсо, продуктунун сапаты төмөндөп гана тим болбостон, айлана-чөйрөгө тийгизген таасир да көбөйүшү мүмкүн.

Микробдук инокулянттар компосттоо процессин тездетүү жана сапаттуу продукцияны алуу үчүн колдонулушу мүмкүн. Бирок бул жерде маанилүү суроо бар:

Микробдук аралашмалар компостту жылдатат эле, же микробдук коомчулуктун түзүлүшүн өзгөртүп, азотту системада сактоого да жардам береби?

Бул изилдөө, өзгөчө бул механизмди түшүнүүгө аракет кылып жатат.

Метод эмне сунуш кылат?

Изилдөө 10 күндүк биокургатуу-компосттоо процессине негизделген, ал ашкана калдыктары менен аралаштыруу аркылуу жүргүзүлөт.

Биотурутуу-компосттоо эки этаптуу деп эсептесек болот:

Баштапкы этапта, микроорганизмдер органикалык затты бөлүп чыгарып, өндүрүлгөн жылуулук нымды кетирүүгө жардам берет. Бул процессти биокургатуу деп эсептөөгө болот.

Экинчи этапта, органикалык заттын тийгизген таасири балансталыраак жана өсүмдүк үчүн коопсуз болуш үчүн компосттоо/стабилизация улантылат.

Изилдөөчүлөр беш топ түзүшкөн:

• CK: Микробдук инокулация кошулбаган контроль тобу
• A1: VJ аттуу инокулянт
• A2: WH2 аттуу өз алдынча иштелип чыккан инокулянт
• A3: VT1000 аттуу соода инокулянты
• A4: SKH аттуу соода инокулянты

WH2 аралашмасында Saccharomyces cerevisiae, Bacillus licheniformis, Geobacillus thermoglucosidasius, Bacillus thermoamylovorans жана Ureibacillus suwonensis сыяктуу микроорганизмдер бар.

Сынакта температура, нымдуулук, pH, электр өткөрүмдүүлүк, жалпы азот, жалпы көмүртек, аммоний азоту, нитрат азоту, нитрит азоту жана үрөн шыбырыш индекси өлчөлгөн. Мындан тышкары 16S rRNA последовательдик аркылуу бактериялык коомчулуктун түзүлүшү изилденген.

Микробдук коомчулуктар кантип өнүгөрүн түшүнүү үчүн нейтралдуу коомчулук модели, нулл модель анализдери, тармак анализи, FAPROTAX жана PICRUSt2 сыяктуу биоинформатика болжолдоо куралдары колдонулган.

Формулалар эмне айтып жатат?

Бул иш математикалык формулалардан көбүрөөк, процесстердин маалыматтарына жана микробдук коомчулуктардын моделдөөүнө негизделген.

Эң маанилүү түшүнүктөрдүн бири β-NTI баасы болуп эсептелет. Бул баа микробдук коомчулуктун өзгөрүшү көбүнчө кокустан процесстер мененби же экологиялык тандоо сыяктуу аныктаган процесстер мененби түзүлөөрүн түшүнүү үчүн колдонулат.

Жөнөкөй айтканда:

• |β-NTI| < 2 болсо, коомдук өзгөрүүлөрдө кокуста жаралган процесстер басымдуу деп эсептелет.
• |β-NTI| > 2 болсо аныктоочу, башкача айтканда детерминисттик процесстер көбүрөк үстөмдүк кылат деп эсептелет.

Бул изилдөөдө бардык топтордо кокустан процесстер маанилүү көрүнгөн, бирок WH2 топто бул салым эң жогорку деңгээлге чыккан. Бул WH2 микробдук коомчулуктун кайра калыптанышына динамикалуу түрдө жардам берген болушу мүмкүн экенин билдирет.

Башка маанилүү түшүнүк - NH4+/NO3− көрсөткүчү. Компосттун жетилишин баалоодо аммонийдин нитратка карата көп болушу процесс толугу менен жүрбөгөнүн көрсөтүшү мүмкүн. Изилдөөлөрдө жетилген компост үчүн бул көрсөткүчтүн төмөн болушу оң кабыл алынган. WH2 группасында бул көрсөткүч эң төмөн маанилердин бирине жетип, жетилүү жагынан жакшы белгилерди көрсөткөн.

Мындан тышкары, изилдөө nifH, ureC, nxrA, nxrB, nasB жана nirS сыяктуу азот цикли менен байланыштуу гендердин болжолдуу молчулугун баалайт. Бул жерде өзгөчө nirS гени маанилүү, анткени ал денитрификация менен байланыштуу. WH2'түн nirS молчулугун азайтышы, азоттун газ түрүндө жоголушун чектөө потенциалы менен түшүндүрүлгөн.

График / Кесте / Диаграмма Негизги Билдирүүсү

Макаладагы сүрөттөр түз көчүрүлбөстөн төмөнкүчө кыскача баяндалышы мүмкүн:

Алгачкы график топ нымды кетирүү ылдамдыгын, уючу катуу заттын бузулушун жана ууроктун өсүү индекстин салыштырат. Негизги билдирүү төмөнкүдөй: Бардык микробдук инокуланттар компосттоонун көрсөткүчтөрүн жакшыртты; бирок WH2 тобу нымды кетирүү жана органикалык заттын бузулушу жагынан эң күчтүү топтордун бири болду. Ууроктун өсүү индекси да бышуу жагынан оң деңгээлге жетти.

Экинчи график тобу жалпы азоттун, аммонийдин, нитраттын жана нитриттин өзгөрүшүн көрсөтөт. Бул жерде негизги билдирүү: Компосттоо процессинде жалпы азот бардык топтордо азайат, бирок WH2 бул жоготууну айкын түрдө чектейт. Аммоний жана нитрит биринчи көтөрүлүп, кийин түшөт, ал эми нитрат убакыттын өтүшү менен көбөйөт. Бул азоттун айлануу процесси активдүү жүрүп жатканын көрсөтөт.

Микробдук коомдук графиктер убакыттын ичинде Firmicutes, Actinobacteria жана Proteobacteria сыяктуу ири бактериялык топтор өзгөрүп жатканын көрсөтөт. WH2 топто, өзгөчө акыркы стадияда Actinobacteria өсүшү жана Saccharomonospora байышы көңүлдү бурат. Бул топтор, кыйыныраак ажырай турган органикалык заттардын ажыроосу жана гумусташуу процесстери менен байланыштырылышы мүмкүн.

Жамааттык монтаж жана азот функция графиктери, WH2 болгону «даам микроорганизм кошуудан» гана турат деген ойду жаратпайт. WH2 жамааттын кайра уюштурулушун жана азот цикл менен байланышкан бактериялардын кыймылын натыйралуу түрдө багыттап жаткан болушу мүмкүн.

Акыркы механизм схемасы изилдөөнүн жалпы моделин жөнөкөйлөтөт: Микробдук инокуланттар компосттогу микроорганизмдердин көчүшүнө, коомчулуктун чындыкка өтүшүнө, пайдалуу бактериялардын түрлөрүнүн байышына жана азот цикли гендерине таасир этүүдө компосттун көрсөткүчүн өзгөртүшү мүмкүн. WH2 бул чырга узак мөөнөттүү жана кеңири таасир көрсөттү.

Тажрыйбалар кандай жасалган?

Изилдөөчүлөр ашкана калдыктарын жыгач тегер менен 7:1 салмак катышында аралаштырган. Бул аралашма 55 литрлик реакторлордо 10 күн бою иштетилген. Биринчи 4 күн колдоолуу термикалык биуруутуу, кийинки 6 күн болсо компосттоо процесси катары колдонулганы пландалган.

Ар бир иштөө тобу үч жолу жүргүзүлгөн. Микробдук инокуланттар бирдей тирүү бактерия тыгыздыгында колдонулган. Реакторлор белгиленген аралыкта аба берилген жана эки күндө бир жолу аралаштырылган.

Температура күнүнө үч жолу өлчөнгөн. Үлгүлөр 0, 2, 4, 6, 8 жана 10-күндөрдө алынган. Ар бир үлгө ар кандай анализдерге бөлүнгөн:

• Бир бөлүгү жалпы көмүртек жана жалпы азот үчүн кургатылган.
• Айрымдары ным, pH, электрдик өткөрүмдүүлүк, аммоний, нитрат, нитрит жана уруктун чыгып өсүү индекси үчүн сакталган.
• Айрымдары микробдук DNA анализ үчүн муздатылган.

Микробиологиялык анализде 16S rRNA генинин тизмектелиши жүргүзүлгөн. Бул ыкма чөйрөдө кайсы бактерия топтору бар экенин жана убакыттын өтүшү менен кантип өзгөргөнүн түшүнүүгө жардам берет.

Натыйжалар эмне көрсөтүп жатат?

Натыйжалар микробдук инокуланттарды колдонуу биоуруу-компосттоштуруу процесстин жалпы жакшыртылганын көрсөтүп турат. Бирок WH2 башка топторго салыштырмалуу көбүрөөк тең салмактуу жана күчтүү көрсөткүчтөрдү көрсөткөн.

WH2 тобунда температура тез көтөрүлгөн, эң жогорку температура жогору болгон жана термофильдик мезгил узакка созулган. Бул органикалык заттын активдүүраак бөлүнүп жатканын жана нымдуулукту кетирүүнүн натыйжалуу экенин көрсөтөт деп ойлолот.

Ным алыныш ылдамдыгы WH2 топторунда %61ге жетти. Бул маанилүү, анткени ашканадан чыккан калдыктардагы негизги көйгөйлөрдүн бири - нымдын жогорку болушу. Ным натыйжалуу алынса, калдыктын көлөмү, ташуу жана акыркы продукттун сапаты жаатында артыкчылыктар пайда болушу мүмкүн.

Учкучтуу катуу бузулуу көрсөткүчү WH2’тө %38 деп билдирилген. Бул маани органикалык заттын ажыроо көрсөткүчүн көрсөтөт. Башкача айтканда, WH2 жөн гана сууну азайтып койбостон, органикалык заттын бузулушун да ылдамдаткан.

Түртүү үрөш индекси WH2 %111ге жетти. Үрөш индекси компосттун өсүмдүктөр үчүн уулуу экенин түшүнүүгө колдонулган практикалык көрсөткүчтөрдүн бири. 70% жогору болгон учурда адатта жетилгендик жагынан оң деп эсептелет. WH2’түн жогорку баасы продукциянын жетилгендиги боюнча күчтүү сигнал берет.

Азот боюнча жалпы азот бардык топтордо азайган; бирок, WH2 топто жоготуу кыйла төмөн бойдон калган. Контролдук топто жалпы азоттун жоголушу болжол менен 29.5%, ал эми WH2 топто болжол менен 10.5% деп кабарланган. Бул WH2 компостто азотту жакшыраак сактоого жөндөмдүү экенин көрсөтөт.

Микробдук деңгээлде WH2; Lactobacillus, Bacillus жана Saccharomonospora сыяктуу ар кандай этаптарда таасирдүү түрлөрдүн көбөйүшү менен байланыштырылган. Бул түрлөр органикалык заттарды бөлүштүрүү, температуранын көтөрүлүшү, гумус деңгээлинин жогорулашы жана компосттун жетилүү процессинде роль ойной алат.

Азот цикли боюнча божомолдордо WH2 денитрификация менен байланышкан nirS генинин салыштырмалуу көптүгүн азайткандай көрүнөт. Денитрификация азоттун газ формасында жоголушуна алып келиши мүмкүн болгон процесстир. Ошондуктан nirS басаңдашы азот жоголушунун азайышына шайкеш механизм катары талданган.

Бул эмнеге маанилүү?

Бышкан ашкана калдыктарын башкаруу шаарлашуу жана туруктуу ресурстарды пайдалануу жагынан маанилүү маселелердин бири болуп саналат. Улуу көлөмдөгү органикалык калдыктар сактоочу жайларга барса, жыт, сиңген суу, парник газдары жана гигиена көйгөйлөрүн жаратышы мүмкүн. Муну менен бирге, туура биологиялык процесс аркылуу бул калдыктар органикалык жер семирткичке айланып кетиши мүмкүн.

Бирок компосттоо болгону «жалгыз таштандыларды күтүү» эмес. Процесс учурунда температура, нымдуулук, pH, туздуулук, микробдук баланс жана азот цикли бирге иштейт. Дөрөстөн башкарылбаган компосттоо жай жүрүшү мүмкүн жана азот жоготуудан улам азыктык баалуулугу төмөн продуктуларды бере алат.

Бул изилдөө микробдук инокулянттар процессти гана ылдамдатпай, микробдук коомчулуктун кантип түзүлөрүн жана азоттун система ичинде кантип сакталарын да таасир этерин көрсөтөт.

WH2’түн өзгөрүп чыгышы келечекте таштандыларды башкаруу заводдору үчүн атайын иштелип чыккан микробдук аралашмалардын маанисин арттыра алат. Бирок мунун үчүн лабораториялык масштабдан чыгып, чоңураак масштабдагы, газ чыгарууну өлчөөнү жана ар кандай таштандылардын курамын камтыган иштер керек.

Эскертүү пункттары

Бул эмгек илимий эксперттик баалоодон өтпөгөн preprint болуп эсептелет. Натыйжалар көзкарандысыз баалоо процессинен кийин өзгөрүшү мүмкүн.

Сынак 10 күндүк реактор масштабы боюнча жүргүзүлгөн. Чыныгы муниципалдык масштабдагы ашкана калдыктарын иштетүүчү жабдууларда температура, аралаштыруу, нымдуулук, аба агымы жана калдыктардын курамы мындан да өзгөрмө болушу мүмкүн.

Иш жеринде азоттун жоготуусу процесс көрсөткүчтөрү жана функциялык божомолдор менен түшүндүрүлгөн; бирок газ чыгарууну түздөн-түз көзөмөлдөө бөлүгү чектелген калган. Келечекте NH3, N2O жана башка газдарды түздөн-түз өлчөө керек.

FAPROTAX жана PICRUSt2 сыяктуу куралдар микробдук функцияларды болжолдойт; түздөн-түз ген экспрессиясын же фермент активдүүлүгүн өлчөө эмес. Ошондуктан “туюн ген сөзсүз бул таасирди көрсөттү” дегенден көрө “бул механизм колдоого алынган болушу мүмкүн” деп айтылышы туура болот.

WH2 үмүт берүүчү көрүнсө да, ар башка ашкана калдыктарынын курамы, ар кандай климаттар, ар кандай реактор долбоорлору жана узак мөөнөттүү продукт коопсуздугу жагынан кайра текшерилиши керек.

Жыйынтык

Бул preprint изилдөө композиттик микробдук инокулянттар ашкана калдыктарын биокургатуу-компосттоо процессиндеги иштешин кантип өзгөртө аларын көрсөтөт. Төрт эмдөөчү тең процессти жакшыртканына карабастан, WH2 эң белгилүү топ катары айырмаланат.

WH2; зыянсыздоо, органикалык заттардын бузулушу, компосттун бышып жетилүүсү жана азотту кармоо жагынан күчтүү натыйжаларды көрсөткөн. Микробдук анализдер бул ийгиликтин жөн гана башталган кезде көбүрөөк микроб кошуудан эмес, процесстин жүрүшүндө микробдук коомчулуктун кайра уюшуусунан, пайдалуу түрлөрдүн байлыгынын өсүшүнөн жана азот циклинин ар кандай багыттарга ыңгайлануусунан келип чыгышы мүмкүн экенин көрсөтүп турат.

Verianla окурманы үчүн бул макаланын негизги билдириши төмөнкүчө: Таштандыларды баалуу продуктка айлантыган нерсе болгону компост боксу же реактор эмес; анда турган микробдук экосистеманын туура учурда туура функцияларды аткаруусу. WH2 сыяктуу аралашмалар бул микробдук оркестрди эффективдүү башкаруунун бир жолу болушу мүмкүн; бирок чыныгы колдонуу үчүн кеңири масштабдагы тастыктоо талап кылынат.

Булак жана ыкма эскертмеси

Бул макала ашкана калдыктарынын биокурутуу-компосттолуу процессинде композиттик микробдук инокуланттардын таасирин изилдеген, рецензиядан өтпөгөн preprint иликтөөнүн кыскартылган кыргызча баяны болуп саналат. Мазмун так которуу эмес; макаладагы негизги идеялар, ыкмалар, графиктердин билдирүүлөрү, микробдук талдоолор, азот цикли боюнча табылгалар жана чектөөлөр Verianla окурмандары үчүн кайра баяндалды.

Иштөө; ашкана калдыгы-отургуч аралашмасы, 55 литрдик реакторлор, 10 күндүк биокурут / компосттоо процесси, төрт ар кандай инокулант, физико-химиялык өлчөмдөр, 16S rRNA сериялоо, микробдук коомчулукту моделдөө жана азот циклинин функциясын болжолдоо негизинде жүргүзүлгөн. Натыйжаларды лаборатория/реактор көлөмүндө баалоо керек; чыныгы заводдогу колдонуу үчүн кошумча көлөмдү чоңойтуу жана газ чыгарууну өлчөө талап кылынат.