淺析農(nóng)作物秸稈的化學(xué)成份與綜合開(kāi)發(fā)利用

[摘 要]基于全球低碳環(huán)保背景下的農(nóng)作物秸稈焚燒，既是環(huán)保領(lǐng)域的一道新課題，也是化學(xué)工作者亟待破解的科研瓶頸。生態(tài)、環(huán)保管理視角下的秸稈焚燒污染問(wèn)題，從應(yīng)用化學(xué)的視角觀之，或許恰是一個(gè)潛值巨大、頗具前景的科研市場(chǎng)，惟其著眼瓶頸、科學(xué)引領(lǐng)、綜合謀劃，才能在應(yīng)用化學(xué)史上平添農(nóng)作物秸稈綜合開(kāi)發(fā)、變廢為寶的新篇章。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)作物秸稈；化學(xué)成份；綜合；開(kāi)發(fā)利用

人教版高中化學(xué)（2）第四章“化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用”，從綠色化學(xué)的視角論述了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染，向全社會(huì)化學(xué)工作者提出了“尋找源頭、治理環(huán)境污染”的使命與任務(wù)。緣此，作為一名高中化學(xué)老師，現(xiàn)就農(nóng)作物秸稈的化學(xué)成份與綜合開(kāi)發(fā)利用，坦陳如下。

一、秸稈焚燒的成因及危害

1.秸稈焚燒的危害

隨著生活水平的提高、科技的進(jìn)步，許多農(nóng)民用上了液化氣、電磁爐，秸稈的燃料作用減弱。于是，秋收后將農(nóng)作物秸稈一把火燒掉，便成為各地的普遍現(xiàn)象。殊不知，秸稈焚燒會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，且濃煙中含有二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物，不僅嚴(yán)重污染了空氣，還對(duì)人們的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生傷害。

2.秸稈焚燒的成因

盡管秸稈焚燒對(duì)大氣環(huán)境、交通運(yùn)行、消防安全帶來(lái)危害，但農(nóng)民也有其無(wú)奈：①農(nóng)作物收獲完畢，就要著手下來(lái)年的播種，續(xù)存秸稈會(huì)影響種子發(fā)芽，降低出苗率，產(chǎn)量上不去。②秸稈不再是做飯的唯一燃料，也無(wú)堆存的必要。③外出打工的家庭，沒(méi)時(shí)間把秸稈從地里弄出來(lái)，賣給養(yǎng)殖大戶才幾分錢一斤，甚至不要錢也沒(méi)人要。④有的農(nóng)民誤認(rèn)為焚燒后的秸稈有利于土壤結(jié)構(gòu)的松軟，富含鉀肥的草木灰肥料，能殺死病蟲(chóng)、肥沃土地。⑤隨著退耕還林的深化，野外放牧受到限制，并要支付為數(shù)不菲的牧區(qū)費(fèi)。因此，農(nóng)民不再積極養(yǎng)牛、養(yǎng)羊，也不再以秸稈為主料，故而秸稈的飼料功能大為降低。⑥農(nóng)作物秸稈綜合開(kāi)發(fā)利用滯后，遠(yuǎn)無(wú)被農(nóng)民認(rèn)知與接受的好舉措。

二、常見(jiàn)秸稈的化學(xué)成份及綜合開(kāi)發(fā)利用

1.稻秸的化學(xué)成份及開(kāi)發(fā)利用

我國(guó)年產(chǎn)稻秸17218.4萬(wàn)噸，稻草中稻稈的木質(zhì)素含量低于一般禾本科植物，但其草葉、草節(jié)、草穗的木質(zhì)素含量很高。稻草的木質(zhì)素屬于愈瘡木基—紫丁香基木質(zhì)素類，基本結(jié)構(gòu)單元為愈瘡木基和紫丁香基，含有少量的對(duì)羥苯基。紫丁香基與愈瘡木基之間的比例為0.5～1.0。木質(zhì)素含量較低，木質(zhì)素中含有7%～12%的酯基，其中對(duì)香豆酸和阿魏酸是酯基化合物的主要組成。木質(zhì)素中含碳量達(dá)60%～66%，含氫5%～6.5%。木質(zhì)素含碳量高，含氫量低，分子量低，降低了木質(zhì)素的化學(xué)穩(wěn)定性。稻草可制造包裝紙、普通文化用紙、草紙板等，以及種植食用菌、編織稻草繩等。

2.麥秸的化學(xué)成份及開(kāi)發(fā)利用

我國(guó)年產(chǎn)麥秸1億噸左右，麥秸主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。麥秸節(jié)間纖維素含量最高，麥秸半纖維素中聚戊糖含量相當(dāng)于闊葉樹(shù)材的最高值。麥秸的次要成分中的灰分含量遠(yuǎn)高于木材，麥秸的熱水抽提物含量也較高，約為10%～23%，其中果膠質(zhì)僅為10%左右，大部分為淀粉等低聚糖。莖稈可供編織與造紙，我國(guó)80%以上的造紙?jiān)蠟榉悄静脑?，其中麥秸是主要的原料。以麥秸為原料，配用少量無(wú)毒、無(wú)害的膠粘劑，經(jīng)切割、磨碎等工序制成的麥桔人造板，具有質(zhì)輕、堅(jiān)固耐用、防蛀、抗水、無(wú)毒等特點(diǎn)，廣泛用于家具、建筑裝修、吊頂及復(fù)合地板等。

3.棉稈的化學(xué)成份及開(kāi)發(fā)利用

我國(guó)每年約產(chǎn)棉稈4000萬(wàn)噸，莖稈由里到外分為表皮層、厚角細(xì)胞組織、韌皮部、形成層、木質(zhì)部和髓。棉纖維和棉緘化學(xué)成份主要是纖維素，并含少量的果膠質(zhì)、脂肪與蠟，極少的灰分，棉纖維經(jīng)脫脂后，幾乎是純纖維素組成。每年有85%的棉稈作為燃料消耗，如用其中 1/3，可制板材約1400萬(wàn)噸。近年國(guó)內(nèi)外都在研究棉桿制板技術(shù)，并建立了棉稈刨花板生產(chǎn)線。棉桿皮即棉花莖桿的韌皮用于制繩、織麻袋、造紙、造船填縫等；棉稈芯制成漿后可與長(zhǎng)纖維漿料配合抄紙；全棉稈是很好的造紙和人造板的原料；低酚棉秸稈可作草食家畜的飼料。

4.高粱桔的化學(xué)成份及開(kāi)發(fā)利用

我國(guó)高粱年產(chǎn)600萬(wàn)噸左右，高粱秸的木質(zhì)素屬于愈瘡木基—紫丁香基木質(zhì)素類，基本結(jié)構(gòu)單元為愈瘡木基和紫丁香基，含有少量的對(duì)羥苯基，木質(zhì)素的含量約為17%～23%。紫丁香基與愈瘡木基之間的比例為0.5～1.0。木質(zhì)素中含有7%～12%的酯基，其中對(duì)香豆酸和阿魏酸是酯基化合物的主要組成。高梁秸提取物含量較高，含有較多的可溶性糖、淀粉和少量蛋白質(zhì)，高梁秸是制取纖維素、造紙，及工業(yè)化學(xué)品的良好原料。

5.玉米秸的化學(xué)成份及開(kāi)發(fā)利用

我國(guó)每年約產(chǎn)2.2億噸玉米秸，占農(nóng)作物秸稈總量的30%。玉米秸及其根茬進(jìn)入土壤后，能分解出對(duì)土壤有效的多種微量元素，如鋅、錳、鐵、銅等；同時(shí)有機(jī)酸降低了土壤的PH值，促進(jìn)了鋅、錳、鐵、銅的溶解，增加了微量元素含量。玉米秸的主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、粗蛋白、脂肪和水等。其中，多戊糖為17%～26%，纖維素為20%～30%，木質(zhì)素為19%～23%。玉米秸在未成熟和成熟期均有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。玉米秸資源豐富，莖桿可用于釀酒、生產(chǎn)人造板和造紙，但是目前玉米秸除了極少一部分被用作牛羊等畜類飼料外，大部分未能合理應(yīng)用。

三、結(jié)語(yǔ)

農(nóng)作物秸稈焚燒，絕非一村幾屯的小事，也不是一紙文件或幾句口號(hào)就能夠根除的，而是一個(gè)成因復(fù)雜的階段性環(huán)保攻堅(jiān)課題。欲成功破解此難題，固然離不開(kāi)必要的禁限，但如何科學(xué)地綜合開(kāi)發(fā)利用這些農(nóng)作物秸稈，尤其應(yīng)用化學(xué)的介入與破解，無(wú)疑是治本之策。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭鳳山，何磊.我國(guó)麥/稻秸稈板工業(yè)的發(fā)展與思考[J].木材工業(yè)，2006（06）.

[2]沈文星，周定國(guó).秸稈人造板的產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題[J].林業(yè)科學(xué)，2007（03）.

[3]張燕.我國(guó)農(nóng)作物秸稈板產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的動(dòng)因及模式研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：周克英（1966—），女，吉林市人，大專學(xué)歷，研究方向：高中化學(xué)教學(xué) 。