張德欣 陳虎 劉艷芳

摘 ?要：以企業(yè)提出的“稻殼醋液對畜禽糞便脫臭處理進(jìn)而開發(fā)生物質(zhì)肥料”為議題，從嗅感生理及養(yǎng)殖業(yè)治理嗅感污染的必要性、豬糞尿產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)的生成機(jī)理及組分、惡臭物質(zhì)生成控制技術(shù)微生物學(xué)原理、稻殼醋液的主要成分及應(yīng)用、稻殼醋液消除畜禽糞便惡臭的理論基礎(chǔ)以及已有的研究成果和作者的實驗情況做了歸納分析，并就稻殼醋液實施畜禽糞尿脫臭進(jìn)而生產(chǎn)生物質(zhì)肥料提出建議。

關(guān)鍵詞：稻殼醋液;豬糞尿;脫臭機(jī)理;分析

中圖分類號：S-3 ??????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???????????文章編號：1672-4437（2018）04-0060-03

我國是傳統(tǒng)的豬肉生產(chǎn)和消耗大國。近年來畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但養(yǎng)殖業(yè)引起的畜禽糞便對環(huán)境的污染問題，依然沒有得到很好的解決。許多養(yǎng)豬廠尚無糞尿處理設(shè)設(shè)施，造成嗅感污染和有機(jī)物及病原菌污染^[1]。海泉糧油控股集團(tuán)旗下企業(yè)——海泉風(fēng)雷新能源發(fā)電股份有限公司，是一家以生物質(zhì)氣化發(fā)電及向電網(wǎng)銷售與自用、生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)咨詢及運(yùn)營外包服務(wù)、生物質(zhì)氣化發(fā)電產(chǎn)生的炭等副產(chǎn)品的綜合開發(fā)利用為主營業(yè)務(wù)的股份有限公司。在生物質(zhì)發(fā)電過程中，產(chǎn)生了稻殼熱解汽化的中間產(chǎn)品——稻殼醋液。實驗表明，該稻殼醋液對于畜禽糞尿具有良好的脫臭作用。將稻殼醋液作為畜禽糞污脫臭劑，可解決其本身處理困難和環(huán)境污染問題，且能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

1嗅感生理及養(yǎng)殖業(yè)治理嗅感污染的必要性

惡臭是一種多組分混合物形成的嗅覺感官污染物，很難量化和評價。研究表明，惡臭的強(qiáng)度與其組成物分子濃度的對數(shù)成正比，這就意味著即使惡臭的組成物的濃度下降90%，而人的嗅感感覺刺激強(qiáng)度卻只下降了50%。惡臭物質(zhì)的這些性質(zhì)和人體嗅感感覺的特征規(guī)律增加了對惡臭成分控制的難度。

從生理上來說，嗅感具有以下特征：一是敏銳性強(qiáng)。人的嗅覺相當(dāng)敏銳，一些嗅感物質(zhì)即便在很低的濃度下也會被感覺到。如人對H₂S氣體的嗅感察覺閾值為千萬分之一（0.1ppm），甚至更低，故此可以添加在液化石油氣中，以使人們能及時察覺液化氣氣罐和管道是否泄露。二是易疲勞和適應(yīng)?！叭胫ヌm之室，久而不聞其香”，就是嗅感細(xì)胞的疲勞和適應(yīng)現(xiàn)象。三是個體差異大。人的嗅感差異很大，即使嗅覺敏銳的人也會因不同的氣味而有不同的敏銳度，還有一部分人可能會有“嗅感缺失”現(xiàn)象。四是閾值會隨人體的生理狀態(tài)而發(fā)生變化。當(dāng)人的身體疲勞、營養(yǎng)不良或者在不同的生理期，對不同嗅感物質(zhì)的感覺以及對同一物質(zhì)的感覺閾值都會發(fā)生顯著的變化。

嗅感物質(zhì)對人及動物的生理具有極大的影響。美妙而優(yōu)雅的氣味有利于人體健康，而惡臭會嚴(yán)重影響人體健康。有調(diào)查數(shù)據(jù)表明^[2]，長期生活在養(yǎng)豬場周邊惡臭環(huán)境中的人更易患?xì)夤苎住⒅夤苎?、肺炎等呼吸系統(tǒng)疾病。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對美好生活的向往，對養(yǎng)殖業(yè)惡臭的污染控制和綜合治理，也變得越來越迫切。

雖然對豬等動物的嗅感生理行為的研究更為困難且尚缺乏系統(tǒng)性，但從生產(chǎn)實踐中可以得出初步的經(jīng)驗：當(dāng)飼喂的飼料新鮮度和香度好、豬舍環(huán)境衛(wèi)生好時，豬的攝食量增大、長膘快，飼料報酬也高;而豬舍環(huán)境衛(wèi)生不好時，豬舍內(nèi)糞尿分解產(chǎn)生的惡臭使豬的抵抗力下降，代謝強(qiáng)度減弱，生產(chǎn)能力下降，對疾病的易感率上升。從養(yǎng)殖業(yè)自身提高經(jīng)濟(jì)效益的角度看，治理豬屎尿惡臭具有迫切性和必要性。

2畜禽糞便惡臭物產(chǎn)生的主要機(jī)理和惡臭成分

2.1畜禽糞便惡臭物產(chǎn)生的主要機(jī)理

養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中的惡臭物質(zhì)數(shù)量多且濃度大，可隨風(fēng)傳播。微生物在糞尿惡臭組分產(chǎn)生和抑制過程中都具決定性的作用;揮發(fā)性惡臭物是豬糞尿中厭氧菌分解不同底物的終端或中間產(chǎn)物;降低能夠產(chǎn)生惡臭物的微生物菌群的活性，也就可以減少惡臭物質(zhì)的生成。那么，最重要的環(huán)節(jié)還是要分析出在豬糞尿中能夠厭氧分解產(chǎn)生惡臭物質(zhì)的主導(dǎo)型微生物菌群，可將豬排泄物中的主要微生物，從數(shù)量由多到少依次可分為以下六類：乳糖發(fā)酵菌、乳酸菌、梭菌、非乳糖發(fā)酵菌、葡萄球菌和腸球菌。

2.2畜尿糞便產(chǎn)生的惡臭的主要成分

黃燦，唐新燕^[3]等指出，豬排泄物產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)主要包括揮發(fā)性脂肪酸、酚類、吲哚類、氨和揮發(fā)性胺、硫化氫、甲硫醇和乙硫醇;吲哚和酚類化合物則主要包括吲哚、臭糞素（3-甲基吲哚）、甲酚和4-乙酚。豬排泄物揮發(fā)性胺則包括腐胺、尸胺、甲胺、乙胺等，是新鮮豬糞尿排除后經(jīng)過厭氧發(fā)酵，發(fā)生氨基酸的脫羧作用而產(chǎn)生的。豬糞尿的惡臭成分，從形成過程中來看，是豬糞尿在排泄之后通過厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生的;其主要成分是揮發(fā)性較強(qiáng)的氨、低分子胺類化合物，包括硫化氫、甲硫醇和乙硫醇的低分子含硫化合物以及低分子揮發(fā)性脂肪酸。

3稻殼木醋液消除畜禽糞便惡臭的理論基礎(chǔ)

木醋液是以醋酸為主要成分的pH3程度的酸性溶液，與食醋的成分和色調(diào)極為相似。簡單的說，其生成就是在缺氧條件下把木頭燒成木炭的過程中冒出的煙氣經(jīng)冷卻液化而得到的液體。根據(jù)燃材的不同，一般將燃材的名稱冠在木醋液的前面，稻殼醋液就是以稻殼為燃材缺氧熱解過程中所得到的醋液。

國內(nèi)學(xué)者徐社陽^[4]等，以延吉市長白山木炭有限公司生產(chǎn)的木醋液（工業(yè)品）為樣本，采用GC/MS法對其成分進(jìn)行了分析，用karl fischer法測定的水分含量為89.9%;其他46種物質(zhì)及其相對含量（干物質(zhì)計）分別為：有機(jī)酸4種，其中乙酸50.3%，其他酸共4.66%;還含有含量較少、種類繁多的有機(jī)物，如酮類16種、酚類14種和一些酯類、醛類、醇類化合物。周健斌^[5]等對稻殼醋液的成分及抑菌殺菌性能進(jìn)行了研究分析。其對稻殼醋液的成分分析結(jié)果表明，在鑒定出的39種化合物中，以干物質(zhì)計，其主要成分為：酚類17種（57.71%）、有機(jī)酸4種（13.35%）、酮類9種（12.63%）、醇類物質(zhì)4種（3.77%），醛類1種（1.04%），酯類1種（0.48%），其他組分11.02%。徐社陽等與周健斌等雖然研究的是不同來源的木醋液，但除醋酸外，酚類物質(zhì)、有機(jī)酸類物質(zhì)和酮類物質(zhì)成為木醋液的主導(dǎo)成分。

海泉風(fēng)雷新能源發(fā)電股份有限公司生產(chǎn)的稻殼醋液初檢結(jié)果的相關(guān)成分為：酚類物質(zhì)合計（干基計，下同）為56.8%（共3種），萘和2-甲基萘為4.0%，其他組分雖然尚缺乏完整的分析數(shù)據(jù)，但其測定結(jié)果會趨同于周健斌等的測定結(jié)果。

4稻殼木醋液消除畜禽糞便惡臭的實驗初探

以豬糞的臭味強(qiáng)度為指標(biāo)，選擇在潁上縣黃橋黃標(biāo)養(yǎng)殖場、吳海村吳建養(yǎng)殖場、謝莊謝成林養(yǎng)殖場等進(jìn)行中試試驗。以豬糞的臭味強(qiáng)度為指標(biāo)，設(shè)置4個濃度水平，稻殼醋液與豬糞按依次為0：100（對照組）、5：100、10：100、20：100比例混合均勻，混合后置于500mL的棕色磨口玻璃瓶中，放在避光的櫥柜中，平均室溫20～25℃，選10名志愿者通過嗅感對臭味強(qiáng)度進(jìn)行獨立打分，以臭味極弱或無臭味為“0”分，以臭味很強(qiáng)或者無法接受為“10分”，保留小數(shù)點后一位，每24h評判一次，持續(xù)評判5d（120h）。最終統(tǒng)計結(jié)果顯示：添加20%稻殼醋液，經(jīng)24h后，臭味“有顯著降低”，經(jīng)過48h后，降低到“臭味幾乎消失”;添加10%和5%稻殼醋液，臭味均有一定程度的降低，但需要更長的時間。對照組經(jīng)過120h后，臭味“沒有明顯降低”。

該試驗表明：稻殼醋液對豬糞尿有消臭作用，且隨著添加量的增加，消臭效果有顯著的增強(qiáng)。經(jīng)分析，豬糞尿的惡臭是厭氧性腐敗菌對基質(zhì)中的底物進(jìn)行不完全代謝產(chǎn)生的。只要能夠抑制或者殺滅這些產(chǎn)臭微生物菌群，就可以有效抑制惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生數(shù)量。抑菌、殺菌劑的抑、殺機(jī)理，主要有三個方面：一是干擾微生物的酶系，破壞其正常的新陳代謝，抑制酶的活性;二是破壞微生物的遺傳物質(zhì)，干擾其生存和繁殖;三是與細(xì)胞膜作用，使細(xì)胞通透性上升，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)逸出而失活。稻殼醋液的抑菌殺菌作用，也是從這三個方面對腐敗微生物產(chǎn)生作用。酚類物質(zhì)使菌體蛋白凝絮沉淀并且破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，增加了腐敗菌細(xì)胞膜的通透性，使菌體的內(nèi)含物質(zhì)外逸，阻障了微生物的物質(zhì)及能量傳遞;醇類物質(zhì)則通過破壞微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的肽鍵，使其喪失相應(yīng)的生理活性，破壞蛋白質(zhì)水化層，引起微生物新陳代謝阻障。這些物質(zhì)的協(xié)同作用，形成了對腐敗微生物的抑制和殺滅的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃燦，唐新燕，等.豬排泄物惡臭產(chǎn)生與控制的微生物學(xué)原理[EB/OL].（2018-07-08）[2018-09-10].https： //

wenku.baidu.com/view/bbdec6c79ec3d5bbfd0a74d9.html.

[2]Mitloehner F.M.，Schenker M.B.Environmental

exposure and health effects from concentrated

animal feeding operation[J].Epidcmiology，

2007（18）：309-311.

[3]黃燦，唐新燕，彭緒亞.豬排泄物惡臭產(chǎn)生與控制的微生物學(xué)原理[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，17（4）：823-828.

[4]徐社陽，陳就記，曹德榕.木醋液成分的分析[J].廣州化工，2006，31（3）：29-31.

[5]周建斌，遲菲，秦恒飛.稻殼醋液的成分分析及抑菌殺菌性能研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2011，31（2）：63-68.