關鍵概念
土壤
堆肥
生物學
微生物
回收
環境
簡介
您是否見過標有“可生物降解”或“可堆肥”的東西，並想知道這意味著什麼？許多不同的產品——例如食品容器、袋子、包裝材料以及一次性勺子和叉子——聲稱是可生物降解或可堆肥的，這意味著它們最終會自然分解。但是這些物體通常由不同的材料製成。它們的分解方式是否不同？如果是這樣，哪種分解速度最快？在這個科學活動中，您將製作自己的室內堆肥器，並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進垃圾填埋場的材料的好方法。堆肥的結果非常有益——您最終會得到分解的材料，這些材料可以用來餵養植物或施肥。堆肥富含植物容易吸收的養分。
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塑膠是一種不能堆肥且經常進入垃圾填埋場的材料。許多日常用品，如購物袋、食品容器、包裝材料和一次性叉子和盤子，都是由塑膠製成的（通常是聚乙烯或聚苯乙烯）。據估計，塑膠需要數百年才能分解。因此，研究人員正在開發新的產品，這些產品分解速度更快，可以代替塑膠產品使用。其中一些產品聲稱是“可堆肥”或“可生物降解”的。大多數可堆肥產品由玉米澱粉（以加工形式，聚乳酸或PLA）、纖維植物紙漿（如甘蔗渣）或其他植物（如馬鈴薯）的澱粉製成。許多可生物降解產品也由其他植物材料製成，如甘蔗漿或竹子。人們一直在測試新材料，以檢視它們是否可以轉化為可生物降解或可堆肥產品。
材料
• 要測試的不同可堆肥或可生物降解產品（一些太陽薯片袋是可堆肥的——檢視袋子上的詳細資訊。一些銷售天然和有機食品的雜貨店，如全食超市，可能會出售可堆肥和可生物降解產品，或為預製食品提供此類食品容器。）
• 剪刀
• 尺子
• 合成繩或紗線
• 棕色和綠色堆肥材料（詳細資訊請參閱下面的準備部分。）
• 水桶（可選）
• 帶密封蓋且至少可容納 10 加侖的塑膠箱
• 電鑽和鑽頭，理想情況下為八分之三或四分之一英寸
• 放置堆肥箱數週的隱蔽室內位置（不應受到大量陽光直射。）
• 適合箱子下方的托盤
• 兩塊木板，理想情況下為四分之三英寸乘一英寸半。（木板的長度應與塑膠箱相同。一些五金或木材供應商店會為您切割木材。）
• 土壤
• 堆肥曝氣器或長橡膠手套
• 數字溫度計和溼度計（可選）
準備
• 嘗試將不同的測試產品切割成大小大致相同的正方形（長度約為四英寸是理想的）。如果可能，從每種產品中製作幾個正方形進行測試。（您可能需要儲存一些額外的碎片，以便稍後與堆肥的正方形進行比較。）這些產品彼此之間有何相似之處，又有何不同？
• 對於您要測試的每個正方形，剪下一段繩子或紗線，其長度大約是堆肥箱高度的兩倍。將繩子緊緊地牢固地系在每個測試物品上。您可能需要在物品上切一個縫隙，以便將繩子牢固地系在上面。
• 收集足夠的“棕色”碎屑（乾燥且富含碳），以填充您的箱子一半以上。您可以使用水桶來裝這些。好的棕色碎屑包括：幹樹葉、黑白報紙、乾燥的樹籬剪枝、乾燥的花園修剪物、紙巾、稻草或乾草、小木屑、碎蛋殼、紙巾、未處理的紙板、咖啡過濾器、灰燼（來自木材或其他植物物質）、天然纖維製成的舊織物、泥炭蘚和椰子殼纖維。收集儘可能多或儘可能少不同種類的棕色碎屑。棕色碎屑有什麼相似之處？
• 收集足夠的“綠色”碎屑（潮溼且富含氮），以填充您的箱子近一半。您可以使用水桶來裝這些。好的綠色碎屑包括：水果、蔬菜、舊花、枯死的植物、幼草、食草動物（如馬、山羊或牛）的糞便、茶包、咖啡渣、潮溼的樹葉、池塘藻類和海藻（少量）以及草屑。同樣，收集儘可能多或儘可能少不同型別的綠色碎屑。綠色碎屑有什麼相似之處？
• 務必不要使用以下物品作為碎屑：任何用殺蟲劑或其他化學品處理過的東西、不可生物降解的塑膠或合成纖維、肉類、魚類、骨頭、乳製品、馬鈴薯皮、大蒜、西瓜皮、油、患病植物、帶種子的雜草、雜草根、狗或貓糞便、一次性尿布、光面紙或雜誌、木炭或貓砂。
• 在塑膠箱的底部，讓成人小心地鑽 12 個孔，大致均勻地間隔開。
步驟
• 在您選擇放置堆肥箱的區域，放下托盤。將兩塊木板均勻地間隔在托盤內部。將箱子放在木板頂部，使其穩定。（如果需要，稍微移動木板，以便空氣可以流過箱子的孔。）
• 在箱子底部新增約三英寸深的棕色碎屑層。新增時，將碎屑切碎或剪短，使其長度不超過兩英寸。
• 接下來新增三英寸深的綠色碎屑層。同樣，切碎或剪短碎屑。如果它們非常潮溼並形成厚而結塊的層，則使其深度小於三英寸。您認為交替分層為什麼重要？
• 在綠色層頂部，新增另一層棕色層（三英寸深），並在其中混合少量土壤（半英寸深）。您認為新增一些土壤為什麼重要？
• 繼續新增層，像剛才那樣在棕色層、綠色層和棕色層（帶土壤）之間交替。當您將箱子填充到大約一半時，並且正在製作棕色層時，將您的測試產品正方形包含在該層中（在棕色碎屑之間）。將正方形間隔開，使其彼此之間或與箱子不接觸。將正方形的繩子掛在箱子的側面，使其末端懸在外面。將同一產品的正方形的繩子掛在箱子的同一側，以便您可以跟蹤它們。
• 繼續像以前一樣交替新增層，直到箱子完全填滿頂部。您的室內堆肥器現在已全部設定完畢！
• 每週混合堆肥，使用堆肥曝氣器或戴著長橡膠手套的手。混合時，將箱子下部的材料移動到頂部，埋葬頂部的材料，打散結塊，並且不要丟失繩子。您也可以此時小心地挖出您的測試正方形並檢查它們，確保之後將它們埋回堆肥中。測試正方形看起來有分解的跡象嗎？有些看起來比其他分解得更多嗎？堆肥總體看起來如何？隨著時間的推移，堆肥箱的體積應該會減小，因此如果您想保持填滿狀態，則需要繼續新增碎屑。
• 可選：如果您有帶金屬桿的數字溫度計和/或溼度計，則可以使用它們來測量堆肥器的進度。室內堆肥器的溫度可能在 68 到 86 華氏度之間，這被稱為“冷”堆肥堆。“熱”堆肥堆通常在室外，可以達到 140 到 160 華氏度。溼度不應超過 65%。
• 提示：如果堆肥太潮溼，液體可能會排入托盤。應新增額外的棕色碎屑或箱子側面的孔，以降低溼度。
• 在您的測試正方形在堆肥中放置約四到五週或如果需要，放置不同時間後，停止您的實驗並分析您的結果。小心地挖出所有測試正方形，輕輕去除所有碎屑並檢查它們。與它們最初的樣子相比，正方形看起來如何？它們分解了很多嗎？有些比其他分解得更好嗎？您對您的結果感到驚訝嗎？
• 附加： 有不同的方法可以嘗試量化您從該實驗中獲得的結果。一種方法是在開始時和結束時再次稱重您的物品，看看它們減輕了多少重量。（要做到這一點，您需要在活動結束時讓您的測試正方形乾燥幾天，然後再稱重它們。）哪些物品分解最多，保留了其原始重量的最小百分比？
• 附加： 一些產品給出了它們需要堆肥多長時間才能分解的估計值。如果您可以找到某個產品的估計值，它與您的結果相比如何？該估計值是否建議某些與您的堆肥條件不同的堆肥條件？
• 附加： 一種高效的堆肥方法使用蠕蟲。這種方法稱為蠕蟲堆肥，也可以在室內完成。使用蠕蟲堆肥，可堆肥和可生物降解產品的分解效果如何？它比您在此活動中構建的室內堆肥器更快嗎？觀察和結果
您是否發現某些測試正方形在四到五週後已顯著分解？有些正方形比其他正方形分解得更多嗎？
在室內堆肥器中放置四到五週後，一些測試正方形應該已經明顯分解，但這取決於您測試的確切產品及其成分。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應該已經明顯分解了一些。
氮和水（來自綠色碎屑）以及碳（來自棕色碎屑）是微生物（來自土壤）有效堆肥所需的關鍵成分，它們透過分解堆肥中的物質（包括構成可生物降解和可堆肥產品的材料）來實現堆肥。另一個重要元素是氧氣，當使用堆肥曝氣器或您的手“翻動”或曝氣堆肥時，氧氣被引入堆肥中。如果堆肥堆以正確的比例包含這四個成分，它應該有效地將碎屑轉化為堆肥。
清理
當您完成活動後，您可以將堆肥混合到盆栽植物的盆栽土壤中，或將其新增到花園中植物周圍的土壤中。但是，如果您測試的是可生物降解產品，則堆肥不應用於為食物生長的植物，因為可生物降解產品可能含有毒素，這些毒素可能會釋放到堆肥中並被植物吸收。
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此活動由 科學夥伴合作推出