关键概念
土壤
堆肥
生物学
微生物
回收
环境
简介
您是否见过标有“可生物降解”或“可堆肥”的东西，并想知道这意味着什么？许多不同的产品——例如食品容器、袋子、包装材料以及一次性勺子和叉子——声称是可生物降解或可堆肥的，这意味着它们最终会自然分解。但是这些物体通常由不同的材料制成。它们的分解方式是否不同？如果是这样，哪种分解速度最快？在这个科学活动中，您将制作自己的室内堆肥器，并研究不同的可生物降解和可堆肥物品在其中的分解效果。
背景
堆肥是回收可能被扔进垃圾填埋场的材料的好方法。堆肥的结果非常有益——您最终会得到分解的材料，这些材料可以用来喂养植物或施肥。堆肥富含植物容易吸收的养分。
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塑料是一种不能堆肥且经常进入垃圾填埋场的材料。许多日常用品，如购物袋、食品容器、包装材料和一次性叉子和盘子，都是由塑料制成的（通常是聚乙烯或聚苯乙烯）。据估计，塑料需要数百年才能分解。因此，研究人员正在开发新的产品，这些产品分解速度更快，可以代替塑料产品使用。其中一些产品声称是“可堆肥”或“可生物降解”的。大多数可堆肥产品由玉米淀粉（以加工形式，聚乳酸或PLA）、纤维植物纸浆（如甘蔗渣）或其他植物（如马铃薯）的淀粉制成。许多可生物降解产品也由其他植物材料制成，如甘蔗浆或竹子。人们一直在测试新材料，以查看它们是否可以转化为可生物降解或可堆肥产品。
材料
• 要测试的不同可堆肥或可生物降解产品（一些太阳薯片袋是可堆肥的——查看袋子上的详细信息。一些销售天然和有机食品的杂货店，如全食超市，可能会出售可堆肥和可生物降解产品，或为预制食品提供此类食品容器。）
• 剪刀
• 尺子
• 合成绳或纱线
• 棕色和绿色堆肥材料（详细信息请参阅下面的准备部分。）
• 水桶（可选）
• 带密封盖且至少可容纳 10 加仑的塑料箱
• 电钻和钻头，理想情况下为八分之三或四分之一英寸
• 放置堆肥箱数周的隐蔽室内位置（不应受到大量阳光直射。）
• 适合箱子下方的托盘
• 两块木板，理想情况下为四分之三英寸乘一英寸半。（木板的长度应与塑料箱相同。一些五金或木材供应商店会为您切割木材。）
• 土壤
• 堆肥曝气器或长橡胶手套
• 数字温度计和湿度计（可选）
准备
• 尝试将不同的测试产品切割成大小大致相同的正方形（长度约为四英寸是理想的）。如果可能，从每种产品中制作几个正方形进行测试。（您可能需要保存一些额外的碎片，以便稍后与堆肥的正方形进行比较。）这些产品彼此之间有何相似之处，又有何不同？
• 对于您要测试的每个正方形，剪下一段绳子或纱线，其长度大约是堆肥箱高度的两倍。将绳子紧紧地牢固地系在每个测试物品上。您可能需要在物品上切一个缝隙，以便将绳子牢固地系在上面。
• 收集足够的“棕色”碎屑（干燥且富含碳），以填充您的箱子一半以上。您可以使用水桶来装这些。好的棕色碎屑包括：干树叶、黑白报纸、干燥的树篱剪枝、干燥的花园修剪物、纸巾、稻草或干草、小木屑、碎蛋壳、纸巾、未处理的纸板、咖啡过滤器、灰烬（来自木材或其他植物物质）、天然纤维制成的旧织物、泥炭藓和椰子壳纤维。收集尽可能多或尽可能少不同种类的棕色碎屑。棕色碎屑有什么相似之处？
• 收集足够的“绿色”碎屑（潮湿且富含氮），以填充您的箱子近一半。您可以使用水桶来装这些。好的绿色碎屑包括：水果、蔬菜、旧花、枯死的植物、幼草、食草动物（如马、山羊或牛）的粪便、茶包、咖啡渣、潮湿的树叶、池塘藻类和海藻（少量）以及草屑。同样，收集尽可能多或尽可能少不同类型的绿色碎屑。绿色碎屑有什么相似之处？
• 务必不要使用以下物品作为碎屑：任何用杀虫剂或其他化学品处理过的东西、不可生物降解的塑料或合成纤维、肉类、鱼类、骨头、乳制品、马铃薯皮、大蒜、西瓜皮、油、患病植物、带种子的杂草、杂草根、狗或猫粪便、一次性尿布、光面纸或杂志、木炭或猫砂。
• 在塑料箱的底部，让成人小心地钻 12 个孔，大致均匀地间隔开。
步骤
• 在您选择放置堆肥箱的区域，放下托盘。将两块木板均匀地间隔在托盘内部。将箱子放在木板顶部，使其稳定。（如果需要，稍微移动木板，以便空气可以流过箱子的孔。）
• 在箱子底部添加约三英寸深的棕色碎屑层。添加时，将碎屑切碎或剪短，使其长度不超过两英寸。
• 接下来添加三英寸深的绿色碎屑层。同样，切碎或剪短碎屑。如果它们非常潮湿并形成厚而结块的层，则使其深度小于三英寸。您认为交替分层为什么重要？
• 在绿色层顶部，添加另一层棕色层（三英寸深），并在其中混合少量土壤（半英寸深）。您认为添加一些土壤为什么重要？
• 继续添加层，像刚才那样在棕色层、绿色层和棕色层（带土壤）之间交替。当您将箱子填充到大约一半时，并且正在制作棕色层时，将您的测试产品正方形包含在该层中（在棕色碎屑之间）。将正方形间隔开，使其彼此之间或与箱子不接触。将正方形的绳子挂在箱子的侧面，使其末端悬在外面。将同一产品的正方形的绳子挂在箱子的同一侧，以便您可以跟踪它们。
• 继续像以前一样交替添加层，直到箱子完全填满顶部。您的室内堆肥器现在已全部设置完毕！
• 每周混合堆肥，使用堆肥曝气器或戴着长橡胶手套的手。混合时，将箱子下部的材料移动到顶部，埋葬顶部的材料，打散结块，并且不要丢失绳子。您也可以此时小心地挖出您的测试正方形并检查它们，确保之后将它们埋回堆肥中。测试正方形看起来有分解的迹象吗？有些看起来比其他分解得更多吗？堆肥总体看起来如何？随着时间的推移，堆肥箱的体积应该会减小，因此如果您想保持填满状态，则需要继续添加碎屑。
• 可选：如果您有带金属杆的数字温度计和/或湿度计，则可以使用它们来测量堆肥器的进度。室内堆肥器的温度可能在 68 到 86 华氏度之间，这被称为“冷”堆肥堆。“热”堆肥堆通常在室外，可以达到 140 到 160 华氏度。湿度不应超过 65%。
• 提示：如果堆肥太潮湿，液体可能会排入托盘。应添加额外的棕色碎屑或箱子侧面的孔，以降低湿度。
• 在您的测试正方形在堆肥中放置约四到五周或如果需要，放置不同时间后，停止您的实验并分析您的结果。小心地挖出所有测试正方形，轻轻去除所有碎屑并检查它们。与它们最初的样子相比，正方形看起来如何？它们分解了很多吗？有些比其他分解得更好吗？您对您的结果感到惊讶吗？
• 附加： 有不同的方法可以尝试量化您从该实验中获得的结果。一种方法是在开始时和结束时再次称重您的物品，看看它们减轻了多少重量。（要做到这一点，您需要在活动结束时让您的测试正方形干燥几天，然后再称重它们。）哪些物品分解最多，保留了其原始重量的最小百分比？
• 附加： 一些产品给出了它们需要堆肥多长时间才能分解的估计值。如果您可以找到某个产品的估计值，它与您的结果相比如何？该估计值是否建议某些与您的堆肥条件不同的堆肥条件？
• 附加： 一种高效的堆肥方法使用蠕虫。这种方法称为蠕虫堆肥，也可以在室内完成。使用蠕虫堆肥，可堆肥和可生物降解产品的分解效果如何？它比您在此活动中构建的室内堆肥器更快吗？观察和结果
您是否发现某些测试正方形在四到五周后已显着分解？有些正方形比其他正方形分解得更多吗？
在室内堆肥器中放置四到五周后，一些测试正方形应该已经明显分解，但这取决于您测试的确切产品及其成分。非常薄的物品（如可堆肥食品袋）可能比更厚的物品（如可堆肥餐具）分解得更多。可堆肥碗和熟食食品容器应该已经明显分解了一些。
氮和水（来自绿色碎屑）以及碳（来自棕色碎屑）是微生物（来自土壤）有效堆肥所需的关键成分，它们通过分解堆肥中的物质（包括构成可生物降解和可堆肥产品的材料）来实现堆肥。另一个重要元素是氧气，当使用堆肥曝气器或您的手“翻动”或曝气堆肥时，氧气被引入堆肥中。如果堆肥堆以正确的比例包含这四个成分，它应该有效地将碎屑转化为堆肥。
清理
当您完成活动后，您可以将堆肥混合到盆栽植物的盆栽土壤中，或将其添加到花园中植物周围的土壤中。但是，如果您测试的是可生物降解产品，则堆肥不应用于为食物生长的植物，因为可生物降解产品可能含有毒素，这些毒素可能会释放到堆肥中并被植物吸收。
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此活动由 科学伙伴合作推出