化学与秸秆资源化
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  • 发布者:超级管理员
  • 发布时间:2017-06-13
  • 修改时间:2017-06-13

    近年来农作物秸杆焚烧现象日益严重,对环境构成极大的危害。由于秸杆普遍被遗弃堆积在田间地头,相对潮湿,引燃时不能完全燃烧,产生大量对眼睛、呼吸道有强烈刺激性的烟雾,其中含有大量的颗粒物固、液两态和氮、硫的氧化物,随风飘移,与流动污染源和固定污染源一起对近地大气环境构成严重的污染,对烟尘漂移区域的人及其他动物产生严重的危害;同时秸杆不能还田,不利于土壤改良,造成资源浪费,使土壤元素难以正常循环。本文对秸杆焚烧带来化学污染的危害及作用进行初步探讨,并提出几种秸秆资源化的方法以供参考。

    1.秸秆燃烧产生的有害物质

    1.1颗粒物颗粒物有固、液两态,共存于空气中,其存在形态不同,化学成分复杂,物理特性各异,具有重要的化学和生物学特性及作用。潮湿的秸杆在供氧不足时焚烧,产生的是固液交织的微小颗粒物,漂浮在空气中。颗粒物主要由有机物、氮化合物及盐、硫化合物及盐,以及重金属元素等组成。

    1.2气溶胶在秸杆焚烧形成的近地环境污染领域内,人们呼吸的不是洁净的空气,而是气溶胶,其危害程度主要与其成分、来源、溶胶中颗粒直径和持续时间有关。气溶胶浓度和暴露时间决定了吸入剂量,秸杆焚烧产生的近地表气溶胶中,胶粒直径约在0.01~1 000μm范围内,溶胶颗粒含量相对浓度高,持续时间长,危害大。

    1.3多环芳烃秸杆焚烧是产生污染物多环芳香烃的重要发生源。多环芳香烃是一类惰性较强的性质稳定,能广泛存在于环境中,尤以飘浮的大气颗粒尘核内含量最高。多环芳香烃具有强烈的致癌作用,对环境和人体健康危害很大,其中B(a)P的致癌作用最为显著。秸杆在不完全燃烧过程中,会产生相当量的多环芳烃PAHs(指具有两个或两个以上苯的一类有机化合物)。PAHs进入空气中大多被吸附于烟尘等固体颗粒中,另一部分以气态形式存在于空气中。含碳有机物不完全燃烧时产生的B(a)P最多。

    1.4氧化物秸杆焚烧过程中,有相当量的氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SO2)产生。绿色植物燃烧过程是自然界氮循环的一部分,自然界总的NO的年排量约为430×108吨,NO2约为560×108吨。人类活动排量约占10%。秸杆焚烧产生的量虽然有限,但集中性强,发生时间长,覆盖面积小但相对密度大,在近地表产生的危害大。氮与硫的氧化物及其他有害物质随秸杆焚烧的烟尘一起排入到大气中,成为光化学反应的重要链节,加剧了大气污染。

    2.秸秆燃烧的危害

    2.1颗粒物颗粒物的危害是直接引起呼吸系统病变。吸入粒径小于10μm的颗粒物能直接进入肺泡内,经血液循环至肝、肾、脑、骨髓等各组织器官,引发肌体产生机能性病变。粒径大的颗粒物滞留在呼吸道内,引起上呼吸道疾病。颗粒物的危害由其吸附的物质决定。

    2.2多环芳烃多环芳烃的危害致癌作用,与其他物质有别,为间接致癌作用。

    2.3氮氧化物

    2.3.1侵入呼吸道溶于肺泡表面的水分当中,形成亚硝酸、硝酸及其盐,刺激和侵蚀肺组织,导致肺部组织构造性改变,引起肺水肿、组织缺氧和表面活动性物质过氧化,最终导致肺部组织严重损伤和病尿液排出体外,对肝、肾、心脏构成严重损伤。

    2.3.2光化学反应在大气中,大量的NO与碳氢化合物共存,经紫外线照射后发生光化学反应,产生O3、R-HC=O、CH3-C(O)-O-NO2(PAN,过氧乙酰硝酸酯)等为主要产物的光化学烟雾。光化学反应是连续性的反应,每一反应产物对空气的污染程度都大大加剧。

    2.4硫氧化物随着农作物秸杆及其他可燃性有机物的肆意焚烧,大气中SO2的含量正进一步增高。SO2对呼吸道和肺部产生强烈的刺激作用。秸杆焚烧时产生吸附性极强的微小固体颗粒物,SO2被颗粒物吸收形成飘尘,其毒性比SO2增强3到4倍。

    2.5酸雨酸雨的危害是掠夺性的:淋溶土壤,使营养元素流失,抑制微生物的固氮和分解有机质作用,造成土壤贫瘠;减弱植物的光合作用和抗病虫害能力;使地下水酸化,导致微量元素超标,河、湖、塘水体酸化,危害水生植物,鱼虾死亡;腐蚀建筑物、文物古迹、楼宇、车辆、机电设备;使环境酸化,导致植物大量死亡,植被破坏。我国酸雨危害正自北向南加剧发展,如重庆市降水酸度月平均为335~50,广州降水的p H在4以下,最小值为3、2酸雨,是悬在我们头顶的无形利剑!

    3.秸秆资源化

    3.1秸秆还田技术宏观秸秆还田可以草养田、以草压草,达到用地养地相结合,培肥地力。微观秸秆还田能提高土壤有机质含量;改善土壤理化状况,增加通透性;保存和固定土壤氮素,避免养分流失,归还氮、磷、钾和各种微量元素;促进土壤微生物活动,加速土地养分循环。

    3.2秸秆制饲料技术秸秆的主要成分是粗纤维,包括纤维素、半纤维素和木质素等,一般约占秸秆干物质的20~50%。未经处理的秸秆消化率和能量利用率较低,因为秸秆中的木质素和糖类结合在一起,很难分解;蛋白质含量低和其他必要营养物质缺乏。

    处理目的:为动物的消化吸收创造条件;提高秸秆饲料的营养价值。

    处理方法:物理;化学;生物