辛硫磷對大白菜厭氧消化產沼氣的影響

譚紅云++劉熙然++苻其登++湯聰++周清清++尹芳++張無敵

摘要 以新鮮大白菜為原料，采用批量式中溫全混合沼氣發酵裝置，投料量400 mL，恒溫30 ℃，添加不同梯度量的辛硫磷。經過2次試驗，結果表明：第1次15 d發酵周期，添加1 mL及以上的辛硫磷抑制產氣明顯；第2次經過39 d發酵周期，添加≤0.3 mL辛硫磷的試驗組產氣良好，而添加0.5 mL辛硫磷的試驗組抑制產氣，得到辛硫磷抑制大白菜厭氧消化產沼氣的抑制點在0.3～0.5 mL之間。

關鍵詞 辛硫磷；大白菜；厭氧消化；產沼氣；影響

中圖分類號 TQ450.263；S634.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0122-02

辛硫磷（phoxim）是一種高效、低毒、低殘留、廣譜性殺蟲劑，具有較強的觸殺和胃毒作用，無內吸作用，主要用于防治蠐螬、螻蛄等地下害蟲和多種鱗翅目害蟲的幼蟲，同時對蟲卵也有一定的殺傷作用[1-2]，是我國使用最廣的有機磷農藥之一[3-4]。這種高毒農藥品種的高頻率使用，使環境治理難度大大加深。其特點是化學性質不穩定，自然界易分解，生物體內易分解，在食用作物中殘留時間短。但是容易在植物性食品，尤其是水果蔬菜中殘留，殘留時間長。殘留在瓜果蔬菜、動物體內的辛硫磷，可能會以果蔬廢棄殘體、畜禽糞便排泄物的形式排放到周邊環境，將這些來源的廢棄物進行集中收集、厭氧消化處理，可有效減少農藥殘留對環境的污染，同時還可以研究農藥殘留對厭氧消化產沼氣的影響。

大白菜是日常生活中食用的主要蔬菜之一，有文獻指出各種糖類在大部分廢棄蔬菜中的總含量達到70%以上。有關大白菜厭氧消化產甲烷的試驗研究表明，廢棄蔬菜具備厭氧消化產沼氣的潛力[5]。本文研究辛硫磷對大白菜廢棄殘渣產沼氣的影響，以期為研究厭氧消化對辛硫磷的降解奠定理論基礎[6]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用40%辛硫磷乳油；發酵原料為白菜，來自昆明市呈貢區云南師范大學附近的柏芝營菜市場；接種物取自昆明周邊郊區畜禽場的糞便，實驗室已將其馴化良好。試驗之前已測定白菜的總固體（TS）含量為4.23%，揮發性有機物（VS）含量為16.71%；接種物的總固體（TS）含量為10.03%。揮發性有機物（VS）含量為36.30%。pH值為7左右。

1.2 試驗裝置

采用全混合批量發酵裝置進行30 ℃中溫厭氧消化試驗，裝置如圖1所示。反應裝置為試驗厭氧消化單元，錐形瓶和計量瓶為排水法集氣單元，沼氣通過導氣管進入錐形瓶，采用排水法在計量瓶中讀取沼氣的產生量。此外，實驗室還將設置為30 ℃的控溫棒放入水浴鍋中，保持試驗過程中溫度恒定不變[7-8]。

1.3 試驗方法

試驗主要用控制變量法、平行對照法來研究。總投料量400 mL，2次試驗各物料添加量如表1所示。

恒溫30 ℃，第1次試驗設置1個沒有添加辛硫磷的對照組和辛硫磷添加量梯度為1、3、5、 7、 10 mL 5個試驗組，第2次試驗設置辛硫磷添加量梯度為0.05、0.10、 0.30、 0.50 mL 4個試驗組、1個對照組和1個只加接種物和沼液的空白組，每次試驗共6個小組，每小組設3個平行，記錄產氣量，用氣象色譜儀測出氣體甲烷含量[9-10]。

2 結果與分析

2.1 產氣量分析

在30 ℃厭氧消化條件下，從試驗進料第2天開始，每天定時記錄相關的數據，直到基本不產氣為止，為每次試驗的試驗周期。得到第1次試驗周期為15 d，第2次試驗周期為39 d。根據試驗周期的產氣量數據記錄情況，認真繪制出添加不同濃度辛硫磷的大白菜厭氧消化產沼氣產氣量的曲線，分析添加不同濃度辛硫磷對大白菜厭氧消化的影響。

從圖2可以看出，在第1次試驗過程中，對照組的產氣量明顯高于試驗組。5組試驗組中，產氣量隨著辛硫磷添加量的增加而減少，并且在試驗組基本停止產氣的時候，對照組仍在產氣。

從圖3可以看出，在第2次試驗過程中，前3 d 6組產氣量沒有明顯的差別。從第 4天開始曲線I的縱坐標變為0，添加0.5 mL辛硫磷的試驗組停止產氣，中間經過15 d后又恢復產氣，產氣量曲線波動與其他幾組無異。到第39天6組試驗基本停止產氣。

2.2 甲烷含量分析

試驗期間，每隔3～4 d用氣象色譜儀測1次甲烷含量，直到每組產氣量小于20 mL。第1次試驗總共測了3次甲烷含量，從圖4可以看出，CK組的甲烷含量一次比一次明顯增多，最高一次甲烷含量接近50%。其他組沒有甲烷含量或是因為產氣量低于20 mL，沒有測甲烷含量。

從圖5可以看出，CK1、CK2、F、G、H的甲烷含量在20%～85%之間波動，各曲線的波動近似，只有加0.5 mL辛硫磷的曲線I前3次測得沒有甲烷含量，中間停止產氣沒有測甲烷含量，后2次測得甲烷含量與其他組相近。

結合圖2和圖4可得出第1次試驗對照組（CK）的產氣量和甲烷含量明顯高于試驗組，對照組（CK）還在繼續產氣時，試驗組產氣已基本停止，致使試驗周期相對比較短。得出第1次試驗添加的辛硫磷濃度從1 mL到10 mL對大白菜厭氧消化產沼氣抑制較為明顯，并且隨著辛硫磷濃度的增加，抑制產氣加強。

在分析第1次試驗結果的基礎上，第2次試驗減少了辛硫磷的添加量，并增加了1個空白組。從圖3和圖5可以看出前5組試驗產氣量和甲烷含量波動范圍差別不大。只有添加0.5 mL辛硫磷的處理，在前3 d雖然產氣正常，但是所產生的氣體沒有甲烷含量，中間15 d抑制產氣，15 d過后產氣開始，甲烷含量也同時恢復正常。

根據2次試驗的結果分析，可以得到辛硫磷的添加量≤0.3 mL時，白菜厭氧消化產氣良好。當辛硫磷的添加量≥0.5 mL時，對白菜厭氧消化產沼氣抑制作用明顯。初步得到辛硫磷抑制白菜厭氧消化產沼氣的抑制點在0.3～0.5 mL之間。

3 結論

以新鮮大白菜為原料，采用批量式中溫全混合沼氣發酵裝置，得出辛硫磷對白菜厭氧消化產沼氣的影響規律，結果表明辛硫磷抑制沼氣發酵的抑制點在0.3～0.5 mL之間。

4 參考文獻

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[2] 黃永川，柴勇康，月瓊，等.農藥殘留檢測分析技術進展[J].南方農業，2007，1（3）：90-92.

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