沼液利用现状和潜在风险分析

沼液利用现状和潜在风险分析葛昕;李布青;丁叶强;陈志龙【摘要】阐述了沼液的特性与利用现状，深入分析了沼液利用存在的潜在安全风险,并对沼液的安全利用提出了建议.％Thecharacteristicsandutilizationstatusofbiogasslurrywereexpounded.Thepotentialriskofbiogasslurryapplicationwasdeeplyrnanalyzed,andseveralsuggestionsforthesafetyusingofbiogasslurrywereputforward.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷)，期】2012(000)030【总页数】3页(P14897-14898,15058)【关键词】沼液;利用现状;潜在风险【作者】葛昕;李布青;丁叶强;陈志龙【作者单位】安徽省农业科学院农业工程研究所，安徽合肥230031;安徽省农业科学院农业工程研究所，安徽合肥230031;安徽省农业科学院农业工程研究所，安徽合肥230031;安徽省农业科学院农业工程研究所，安徽合肥230031【正文语种】中文【中图分类】S216.4沼气工程作为集约化畜禽养殖场粪便及养殖污水处理与资源化利用的重要途径，近几年来发展迅速。然而，沼气工程大发展带来的最突出问题是沼气发酵尾产物沼液的处置问题，连续、大量、集中的沼液不断地排出，如得不到妥善处置，势必会对环境造成二次污染，成为制约沼气工程发展的瓶颈。沼液所富含的COD、BOD、SS、总氮、总磷等有机污染物质，同时也是丰富的营养元素，如能合理利用，则具有一定的经济价值［1-2］。目前，我国对沼液的开发利用技术尚不成熟，倾向于简单低成本的资源性利用，人们往往只关注沼液利用带来的经济效益，而忽视了其中的安全隐患。长此以往，将会对周围环境造成严重危害，最终将威胁到人类的食品安全。笔者在分析沼液特性和利用现状的基础上，深入研究沼液利用存在的潜在安全风险，并提出沼液安全利用的建议。1沼液的特性由于沼气发酵所涉及的微生物群类相当复杂，有水解型细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌等，所以沼气发酵过程的代谢产物非常丰富［3］。首先，沼液富含营养物质及微量元素，具有较高的利用价值。沼液中的营养元素基本上是以速效养分形式存在的，包括氮(0.03%~0.08%)、磷(0.02%~0.07%)、钾(0.05%-1.40%)等大量营养元素和钙、铜、铁、锌、锰等中、微量营养元素，还含有17种氨基酸和活性酶，且长期的厌氧发酵环境使大量的病菌、虫卵和杂草种子窒息而亡。因此，沼液的速效营养能力强，养分可利用率高，是多元、卫生的速效复合肥料，具有较高的应用价值［4］。合理利用沼液可以提高农产品的产量和品质，改良土壤理化现状，提高土壤肥力，并且减少化肥使用量，降低生产成本。其次，沼液作为厌氧发酵残留物的液态部分，不仅含有丰富的可溶性无机盐类，还含有厌氧发酵后的生化产物，如植物生长所需要的各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素及抗生素等，具有营养、抑菌、抗逆、刺激等功效［5］，可应用于浸种、叶面喷洒、随水浇灌和养猪防疫等，具有良好的效果。另外，沼液的某些氨、铵盐以及吲哚乙酸和植物激素具有抑制某些病菌活性的作用，能有效降低某些病害的发生率。如对小麦根腐病菌、水稻小球菌核病菌、水稻纹枯病菌、棉花炭疽病菌等都有强抑制作用，对玉米大斑病菌、小斑病菌有较强抑制作用［6］。虽然沼液的用途广泛，但沼液的营养元素含量较低，产生量大，就地消纳有一定难度，远距离输送成本较高。同时，沼液也是高浓度有机废水，如不妥善处置，随意排放将会对环境造成污染。2沼液的利用现状国外主要将沼液用作有机肥，对其安全利用和生态问题也高度重视。澳大利亚等国家不但将沼液用于农田施肥，而且还施用于草地［7］。欧盟国家十分重视沼肥的安全利用和生态卫生研究。如德国对沼肥的安全利用有严格的管理规定，沼气发酵处理后的残余物——沼肥必须在70°C的温度下处理1h才可作为肥料使用。为了环境卫生和肥效的充分利用，制度规定秋季以后不得将沼肥施于农田，必须贮存6个月后才能使用。如果沼肥用于饲料，必须在90C的高温下处理1h［8］。与这些国家相比，我国的沼肥安全利用目前还处于起步阶段，沼肥利用的研究还是以提高农作物产量为主，对沼肥的安全利用还没有法规性的文件和管理制度［9］。沼液在还田的过程中，还存在着沼液含水量大，运输成本高，管网输送又受到产气爆管、沼渣厌氧菌落群生长堵管等因素制约，造成沼渣沼液的使用效率低下。调查显示，我国目前仅有33%的农户使用沼液，13.56%的农户使用沼渣［10］。其余绝大多数经沼气工程产生的沼液随意排放，造成二次污染，导致国家投入巨资发展的沼气工程在农业面源污染治理上收效甚微。3沼液的潜在风险分析近年来，人们经过不断探索，找到了沼液利用的多种有效途径。如沼液在农作物生产中可以直接归田、浸种、追肥和防治病虫害;在林果业可以用来进行叶面和根部施肥;在养殖业可用作饲料添加剂，喂养鸡、鸭、猪等。可见，沼液对农业生产有相当大的促进作用，但沼液的潜在威胁也不容小视。3.1有害有机物沼液安全、有效地利用，既能为农林业等提供有效资源，又能解决固体废弃物处理造成的环境污染问题。然而，由于发酵原料成分复杂，物质降解、分解能力不一致，处理工艺不同，厌氧消化后的成分不稳定，养分的有效性、营养元素含量难以控制，甚至还存在有害物质，如抗生素、二嗯英复合物、多氯化漠（PCB）、多环芳香烃类、酚类等有机污染物，严重影响沼液的有效利用和施用的安全性［11］。沼液中的有害物质是否符合安全使用的标准，是人们一直关注的问题，也是安全利用的关键所在。3.2重金属为了防病促长，规模养殖场普遍添加Zn、Cu等重金属添加剂，违规过量添加As（促皮毛光滑）、Cr（替代瘦肉精）等有害重金属，导致沼液中有害重金属含量超标，这些有毒有害沼液的利用会造成耕地污染和农产品重金属残留超标。钟攀等［12］研究发现，在重庆地区采集的所有沼液中，As的总超标率达到60%,超标现象较严重，是沼液的主要污染重金属，此外还含有Cr、Hg、Cd等重金属。沼液沼渣作为饲料添加剂使用时，随着添加量的提高，猪肉中的Cd、Pb、Hg、Cu含量呈增加趋势。这些重金属可能被作物吸收而进入食物链，在农业环境中积累而污染农产品和耕地环境。3.3病原微生物沼气发酵的主要原料如粪便、垃圾等，含有大量病原微生物，而农村沼气池平均发酵温度在30^左右，高温发酵也仅有58~62°C，无法彻底杀灭病原微生物和寄生虫卵，若直接利用，将会对外界环境及人体健康带来极大的危害。据报道，畜禽粪便废弃物中含有150多种人畜共患病的潜在致病源，一旦进入适宜的环境，便会大量生长繁殖，造成疾病的爆发和流行［13］。畜禽粪便经过长时间厌氧发酵后，能使大量的病菌、虫卵和杂草种子窒息而亡。但是厌氧处理后的沼液是否还残留病原菌，撤销厌氧环境后存活的微生物是否致病或恶性生长造成环境二次污染等问题还不得而知。因此，沼气工程所产沼液在被人们利用的同时，其安全性不容忽视。3.4施用技术沼液处理最直接、最有效的方式是农田利用，沼液的施用确实能达到增产的目的，然而在利用沼液过程中被关注更多的是沼液中的养分及其对作物的益处，而沼液安全施用方面的研究较少。由于不同沼气池产出的沼液浓度不一，有效成分含量差异巨大，肥效不稳定，受季节、区域、发酵原料等因素的影响较大。再加上土壤肥力状况及作物的养分需求不同，都为沼液的施用带来了困难。沼液施用不当往往造成对环境的污染。农户在实际使用中往往仅凭经验，容易出现施用过量或不足现象，这不仅不利于农业生产，还容易引起二次污染。沼液氨氮含量也高，除了夏天温度高会有臭味外，长期排放沼液的土地如果没有铺设防渗膜，会导致重金属等物质污染地下水，土地也会出现板结化。3.5集中过剩问题目前，我国养殖粪污处理程度较低，大多采用厌氧法，厌氧消化液还田灌溉。但养殖场周边的土地资源有限，沼液还田易形成量大、周期短的灌溉特征，土壤中的污染物易超过最高容许限值，造成硝酸盐、磷以及重金属的沉积，降雨淋溶后导致其流失，形成新的面源污染［14］。另外，因肥效相对较低，施用沼液由于用量大，导致运输成本高，且常规的浇灌等施用方式劳动强度大，导致农户使用积极性不高。发达国家地广人稀，有足够的土地消纳，而我国土地资源稀缺，必须对沼液进行有效地深度处理，否则会成为我国集约化、规模化养殖场发展以及大中型沼气工程发展的主要制约因素［14］。4建议与展望要想真正实现沼液的无害化安全使用，必须经过长时间高温处理，杀灭各种病原菌和虫卵，并采取措施抑制有害微生物的活性。不论将沼液进行农用施肥还是用于养殖生产，在使用前必须对沼液中有毒有害成分如病菌数、重金属元素含量、抗生素含量等进行测定，切不可使用有毒有害成分超标的沼液;农田长期使用沼液后，要对施用沼液的土壤及水体环境进行监测，以防止过量使用导致环境污染物浓度积累超标;沼液中存在的微量有害成分、重金属有可能被作物吸收而进入食物链，在农业环境中积累、污染农产品和环境。随着人们对食品安全的日益关注，沼液中的有毒有害成分含量将成为评价其质量安全的重要指标，有必要对其进一步研究，制定沼液沼渣安全使用技术标准，指导沼液的合理使用。建议加大沼液加工处理的研究，将沼液处理加工成标准化液体肥料产品，以便统一使用方法，提升沼肥利用价值，降低储存和运输成本，并对沼液的正确使用进行培训和技术指导，提高农民使用的积极性。借鉴国外先进的做法，对畜禽养殖场进行科学规划，新建养殖场的申报审批，首先要根据养殖场拥有的土地面积确定养殖规模，确定化粪池容积、废水处理方案以及灌溉利用工程规划方案，使畜禽养殖废弃物排放量与周边种植业的消纳量相匹配，形成种养结合的良性生态链[15]。配套建设储液塘，在沼液排放困难或农田无法完全利用期间，暂时存储沼液，避免沼液的随意排放造成的污染。畜禽养殖场已经建成的，可以通过对现有农牧场配备一些设备、补建一些相应的工程设施，以实现沼液农田消解利用的目的。为保障动植物食品质量安全，我国应重视沼液安全利用和生态卫生研究，并制定相关的法律法规，对沼液的利用进行严格监督。总之，我们对沼液安全利用方面的研究和开发要引起足够的重视。我国对沼液安全利用的研究目前还处于起步阶段，开发低成本、高效益的沼液预处理技术以及安全利用途径是我国今后研究的重要方向。参考文献[1]CHENYC,YANGZM,CHENQH,etal.Anoverviewondisposalofanaerobicdigestateforlargescalebiogasengineering[J].ChinaBiogas,2009,28(1):14-20.[2]陶秀萍，董红敏，尚斌，等.新鲜猪沼液和牛沼液对农作物病原真菌抑制作用的比较研究[J].农业环境科学学报，2011,30(7):1443-1449.徐晓兰.沼渣沼液应用于小麦生产的探讨[J].科学之友，2012(7):165-169.陈斌，张妙仙，单胜道.沼液的生态处理研究进展[J].浙江农业科学，2010(4):872-875.[5]张鹏娟，曹运红.浅谈沼液的综合利用技术[J].农业技术与装备，2011(24):79-80.[6]郭强，柴晓利，程海静，等.沼液综合利用[J].再生资源研究，2005(6):37-41.[7]MATSUNAKAT.Efficientuseofdigestedcattleslurryfrombiogasplantwithrespecttonitrogenrecyclingingrassland[J].InternationalCongressSeries,2006,293:242-252.[8]郑时选，李健.德国沼肥利用的安全性与生态卫生[J].中国沼气，2009,27(2):45-48.[9]张玲玲，李兆华，鲁敏，等.沼液利用途径分析[J].资源开发与市场，2011(3):260-262.[10]张国治，吴少斌，王焕玲，等.大中型沼气工程沼渣沼液利用意愿现状调研及问题分析[J]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