燃燒秸稈的危害和廢物利用的科學(xué)

任寧生陳 凱 王路路

（1南京曉莊學(xué)院教師教育學(xué)院 江蘇 南京 211171；2南京曉莊學(xué)院生物化工與環(huán)境工程學(xué)院 江蘇 南京 211171）

近年來，南京城屢次遭受煙霾之災(zāi)，焚燒秸稈的味道、濃重的煙霧嚴(yán)重影響了市民的日常生活，交通也受到了一定影響。據(jù)當(dāng)?shù)赜浾哒{(diào)查，農(nóng)民在農(nóng)田上直接燃燒秸稈是為了搶時(shí)間播種，當(dāng)?shù)卣矝]有非常好的管理措施，致使大片農(nóng)田頻現(xiàn)“狼煙”。

不僅僅在南京，全國(guó)的很多地方在農(nóng)作物收割時(shí)期，出現(xiàn)在農(nóng)田里大量焚燒秸稈的情況。筆者將針對(duì)焚燒秸稈這一現(xiàn)象所產(chǎn)生的危害作簡(jiǎn)要分析，并提出科學(xué)合理利用秸稈資源的建議。

一、燃燒秸稈危害分析

秸稈通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。這些農(nóng)作物的秸稈普遍被遺棄堆積在田間地頭，相對(duì)潮濕，引燃時(shí)不能完全燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)眼睛、呼吸道有強(qiáng)烈刺激性的煙霧，其中含有大量的粉塵、液滴以及其它污染物，這些煙霧隨風(fēng)擴(kuò)散，對(duì)環(huán)境、人及其它動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

1．健康威脅

野外焚燒秸稈，導(dǎo)致空氣中總懸浮顆粒數(shù)量明顯升高，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害。據(jù)測(cè)定，秸稈焚燒產(chǎn)生的煙霧中含有大量的CO等有毒的化學(xué)物質(zhì)和懸浮顆粒，這些物質(zhì)被人體吸入或接觸后將會(huì)造成傷害。特別是在小春收獲期間，遇到冷空氣下降，空氣對(duì)流慢時(shí)，加之秸稈焚燒區(qū)域、時(shí)段均相對(duì)集中，在短時(shí)期內(nèi)大量煙霧很難散盡，嚴(yán)重影響了空氣質(zhì)量，使人們的呼吸道、眼科疾病發(fā)病率和復(fù)發(fā)率明顯提高，對(duì)中老年和兒童及患有呼吸道疾病的人影響最大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人畜窒息。燃燒秸稈的過程中會(huì)產(chǎn)生多種有毒化學(xué)物質(zhì)，除了可吸入顆粒物，還包括一定量的多環(huán)芳烴、氮氧化合物和硫氧化合物，對(duì)人民的身體健康構(gòu)成直接威脅。

2．財(cái)產(chǎn)隱患

野外集中焚燒秸稈時(shí)，加速空氣的對(duì)流，增加風(fēng)速，容易改變風(fēng)向，還會(huì)產(chǎn)生飄浮于空中的“火團(tuán)”，人為難于控制，容易竄至院落和田間，引發(fā)房屋、農(nóng)作物的火災(zāi)，造成人、畜傷亡，農(nóng)作物、財(cái)產(chǎn)損失。

3．交通隱患

野外焚燒秸稈，形成滾滾濃煙，增加了空氣中的粉塵。煙霧對(duì)陽光具有一定的吸收和散射能力，減少了太陽光的輻射強(qiáng)度，使大氣變得渾濁，大大降低了空氣能見度，嚴(yán)重時(shí)影響到民航、鐵路、高速公路的正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)交通構(gòu)成潛在威脅。

4．社會(huì)隱患

野外集中焚燒秸稈，人人深受其害。在農(nóng)村，因焚燒秸稈引發(fā)的火災(zāi)，造成鄰里矛盾；在城市，市民生活規(guī)律被打亂，不能進(jìn)行休閑鍛煉，在一定程度上加劇了社會(huì)矛盾，給社會(huì)和諧帶來了壓力。

5．破壞生態(tài)平衡

土壤的每個(gè)組分都有自身的理化性質(zhì)，相互間處于相對(duì)穩(wěn)定或變化狀態(tài)。小范圍內(nèi)，土壤中的有機(jī)物質(zhì)、養(yǎng)分、水熱資源處于一種平衡，秸稈焚燒破壞了這種平衡。

（1）燒死微生物

焚燒秸稈時(shí)產(chǎn)生的溫度高達(dá)700℃，大量有益微生物被燒死、破壞了“土肥相融”，使腐殖質(zhì)與礦質(zhì)土粒緊密結(jié)合形成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體解體，把“活土”變成了“死土”。

（2）燒毀有機(jī)物

使秸稈中的炭、氮、木質(zhì)纖維、樹脂等有機(jī)物質(zhì)燃燒殆盡，只剩下一點(diǎn)灰分和無機(jī)元素，失去由秸稈還田增加土壤有機(jī)質(zhì)帶來的種種益處。

（3）燃油殘留物污染土壤

機(jī)收后的秸稈，一般不能直接點(diǎn)火燃燒，很多農(nóng)戶均向秸稈添灑燃油后才進(jìn)行焚燒，燃油中的重金屬等有害物質(zhì)直接或間接遺留在土壤中，造成土壤污染。

6．浪費(fèi)生物資源

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有著豐富的生物質(zhì)能（綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)在生物質(zhì)內(nèi)部的能量）資源。農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中一項(xiàng)寶貴的生物資源，也是保持生態(tài)平衡的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。專家表示，如果將1畝麥類秸稈直接還田，相當(dāng)于增施55公斤有機(jī)質(zhì)，15公斤碳銨、3公斤過磷酸鈣、7．5公斤硫酸鉀。如果將秸稈焚燒處理，其中碳損失80%以上，氮損失70%，磷、鉀損失30%，且剩余的約25%的磷均轉(zhuǎn)化為緩效態(tài)或固定態(tài)，難以發(fā)揮肥料效用。

二、秸稈的科學(xué)廢物利用

1．送入氣化爐，秸稈變?nèi)龑?/h3>

利用技術(shù)將農(nóng)作物秸稈包括稻殼、果殼等送入氣化爐，有限量地供氧或通過菌物發(fā)酵產(chǎn)生可燃性氣體，再進(jìn)行氣液固分離得到三寶的“母體”。

分離出的氣體如甲烷、一氧化碳可用于發(fā)電，或轉(zhuǎn)化為家用燃?xì)?；液體則通過冷凝回收得到醋液，可作為飼料行業(yè)的消毒液；而分理出的固體炭，富含作物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)水和肥具有長(zhǎng)效緩釋作用，可以用于改良重金屬污染和已經(jīng)退化的土壤，也可以加工為家用吸附炭包。由此可見，充分利用秸稈氣化分離產(chǎn)品使原本的農(nóng)作物殘留成為工業(yè)三寶。

此外，建設(shè)這樣的秸稈加工廠并不需要長(zhǎng)途運(yùn)輸，一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)甚至一個(gè)村就可以獨(dú)立建成。而秸稈提煉燃?xì)狻⒋滓汉凸腆w炭的過程產(chǎn)生的二氧化碳足以被植物吸收并不會(huì)造成污染。

2．粉碎粘合，成環(huán)保板材

對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎、干燥等程序以后，再進(jìn)行粘合等多道工藝就可制成結(jié)實(shí)耐用的秸稈人造板。同時(shí)，粘合工藝中使用的粘合劑是一種新型生態(tài)粘合劑，甲醛的排放量為零。有專家表示，這種板材在強(qiáng)度、吸收膨脹率等性能上都很好，完全可以替代木質(zhì)板。

將秸稈制成人造板替代木材原料生產(chǎn)人造板是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外人造板技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向，對(duì)開拓我國(guó)人造板產(chǎn)業(yè)的原料來源、解決秸稈的處理問題、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增加農(nóng)民收入、增加就業(yè)機(jī)會(huì)都具有重要意義。

3．壓塊固化，秸稈制成型燃料

秸稈固化成型燃料，也叫秸稈壓塊燃料，是將秸稈粉碎后，單種或多種秸稈配合，采用機(jī)械設(shè)備壓縮制成塊狀，棒狀或顆粒狀。該燃料既可用于城鄉(xiāng)居民生活，又可用作工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)燃料（如燒鍋爐、干燥農(nóng)副產(chǎn)品、發(fā)電等），亦可進(jìn)行深加工，生產(chǎn)人工木炭和活性炭等高附加值產(chǎn)品。

開發(fā)利用秸稈固化成型燃料，可使農(nóng)村多余廢棄的秸稈等生物質(zhì)能變廢為寶、化害為利，不僅能夠解決農(nóng)村無效焚燒造成的環(huán)境污染和火災(zāi)隱患，給剩余秸稈等提供有效益的出路，而且能夠節(jié)省大量一次性能源，大大減少二氧化硫的排放量。

4．正確燃燒，秸稈能發(fā)電

秸稈直接用于發(fā)電在我國(guó)早有先例，南方的一些地方就利用甘蔗渣摻燒來發(fā)電。而要利用秸稈發(fā)電，也只需要對(duì)現(xiàn)有電廠鍋爐爐膛稍加改造，再增加輸料和袋式除塵裝置即可。以秸稈替代部分煤炭作為燃料，并不會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，并且在集中處理秸稈時(shí)只要技術(shù)處理得當(dāng)，還可以起到改善環(huán)境的作用。發(fā)電產(chǎn)生的秸稈灰渣還是鉀肥可直接利用或進(jìn)一步加工作復(fù)合肥。

秸稈的合理利用在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還可以帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。拿秸稈發(fā)電來說，一個(gè)2×12MW電廠如果采用秸稈燃燒發(fā)電，據(jù)估算可使農(nóng)民每年增加2000萬元的收入。

三、小結(jié)

“世界上沒有垃圾，只有放錯(cuò)地方的資源”，秸稈作為一種新型的生物質(zhì)能，如將這些生物質(zhì)能和其他可再生能源充分利用，部分替代化石能源，以緩解當(dāng)今的能源危機(jī)不是沒有可能。我國(guó)可利用的生物質(zhì)資源潛力很可觀，其中農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約7億噸，充分運(yùn)用秸稈將會(huì)為解決國(guó)家的能源緊缺問題有著巨大的貢獻(xiàn)。如果能夠?qū)⑥r(nóng)作物秸稈的無效焚燒用作生物質(zhì)能資源的開發(fā)將是未來廢物利用能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。

不過秸稈通常滯留在地里，農(nóng)民收集積極性不高，即使個(gè)別農(nóng)戶收集，也由于總體過于分散、運(yùn)費(fèi)過高、秸稈加工效益偏低等原因，缺少專門的收購(gòu)人員。因此，要讓秸稈實(shí)現(xiàn)合理利用變廢為寶，還需要政府部門盡快出臺(tái)有效措施，給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和補(bǔ)助，與人民大眾一起將環(huán)境保護(hù)和合理利用資源這場(chǎng)“持久戰(zhàn)”打下去！

［1］ 吳少杰．秸稈焚燃污染與生物質(zhì)能的開發(fā)利用［J］．資源與人居環(huán)境，2008，（1）：26-28

［2］ 李泉臨，秦大東．秸稈固化成型燃料開發(fā)利用初探［J］．可再生能源 2008，（5）：116-118