稻殼醋液對豬糞尿消臭機理淺析及實踐初探

張德欣 陳虎 劉艷芳

摘 ?要：以企業提出的“稻殼醋液對畜禽糞便脫臭處理進而開發生物質肥料”為議題，從嗅感生理及養殖業治理嗅感污染的必要性、豬糞尿產生的惡臭物質的生成機理及組分、惡臭物質生成控制技術微生物學原理、稻殼醋液的主要成分及應用、稻殼醋液消除畜禽糞便惡臭的理論基礎以及已有的研究成果和作者的實驗情況做了歸納分析，并就稻殼醋液實施畜禽糞尿脫臭進而生產生物質肥料提出建議。

關鍵詞：稻殼醋液;豬糞尿;脫臭機理;分析

中圖分類號：S-3 ??????????文獻標識碼：A ???????????文章編號：1672-4437（2018）04-0060-03

我國是傳統的豬肉生產和消耗大國。近年來畜禽養殖業得到了迅猛的發展，但養殖業引起的畜禽糞便對環境的污染問題，依然沒有得到很好的解決。許多養豬廠尚無糞尿處理設設施，造成嗅感污染和有機物及病原菌污染^[1]。海泉糧油控股集團旗下企業——海泉風雷新能源發電股份有限公司，是一家以生物質氣化發電及向電網銷售與自用、生物質氣化發電技術咨詢及運營外包服務、生物質氣化發電產生的炭等副產品的綜合開發利用為主營業務的股份有限公司。在生物質發電過程中，產生了稻殼熱解汽化的中間產品——稻殼醋液。實驗表明，該稻殼醋液對于畜禽糞尿具有良好的脫臭作用。將稻殼醋液作為畜禽糞污脫臭劑，可解決其本身處理困難和環境污染問題，且能產生巨大的經濟效益和生態效益。

1嗅感生理及養殖業治理嗅感污染的必要性

惡臭是一種多組分混合物形成的嗅覺感官污染物，很難量化和評價。研究表明，惡臭的強度與其組成物分子濃度的對數成正比，這就意味著即使惡臭的組成物的濃度下降90%，而人的嗅感感覺刺激強度卻只下降了50%。惡臭物質的這些性質和人體嗅感感覺的特征規律增加了對惡臭成分控制的難度。

從生理上來說，嗅感具有以下特征：一是敏銳性強。人的嗅覺相當敏銳，一些嗅感物質即便在很低的濃度下也會被感覺到。如人對H₂S氣體的嗅感察覺閾值為千萬分之一（0.1ppm），甚至更低，故此可以添加在液化石油氣中，以使人們能及時察覺液化氣氣罐和管道是否泄露。二是易疲勞和適應。“入芝蘭之室，久而不聞其香”，就是嗅感細胞的疲勞和適應現象。三是個體差異大。人的嗅感差異很大，即使嗅覺敏銳的人也會因不同的氣味而有不同的敏銳度，還有一部分人可能會有“嗅感缺失”現象。四是閾值會隨人體的生理狀態而發生變化。當人的身體疲勞、營養不良或者在不同的生理期，對不同嗅感物質的感覺以及對同一物質的感覺閾值都會發生顯著的變化。

嗅感物質對人及動物的生理具有極大的影響。美妙而優雅的氣味有利于人體健康，而惡臭會嚴重影響人體健康。有調查數據表明^[2]，長期生活在養豬場周邊惡臭環境中的人更易患氣管炎、支氣管炎、肺炎等呼吸系統疾病。隨著社會經濟的發展和人們對美好生活的向往，對養殖業惡臭的污染控制和綜合治理，也變得越來越迫切。

雖然對豬等動物的嗅感生理行為的研究更為困難且尚缺乏系統性，但從生產實踐中可以得出初步的經驗：當飼喂的飼料新鮮度和香度好、豬舍環境衛生好時，豬的攝食量增大、長膘快，飼料報酬也高;而豬舍環境衛生不好時，豬舍內糞尿分解產生的惡臭使豬的抵抗力下降，代謝強度減弱，生產能力下降，對疾病的易感率上升。從養殖業自身提高經濟效益的角度看，治理豬屎尿惡臭具有迫切性和必要性。

2畜禽糞便惡臭物產生的主要機理和惡臭成分

2.1畜禽糞便惡臭物產生的主要機理

養豬生產過程中的惡臭物質數量多且濃度大，可隨風傳播。微生物在糞尿惡臭組分產生和抑制過程中都具決定性的作用;揮發性惡臭物是豬糞尿中厭氧菌分解不同底物的終端或中間產物;降低能夠產生惡臭物的微生物菌群的活性，也就可以減少惡臭物質的生成。那么，最重要的環節還是要分析出在豬糞尿中能夠厭氧分解產生惡臭物質的主導型微生物菌群，可將豬排泄物中的主要微生物，從數量由多到少依次可分為以下六類：乳糖發酵菌、乳酸菌、梭菌、非乳糖發酵菌、葡萄球菌和腸球菌。

2.2畜尿糞便產生的惡臭的主要成分

黃燦，唐新燕^[3]等指出，豬排泄物產生的惡臭物質主要包括揮發性脂肪酸、酚類、吲哚類、氨和揮發性胺、硫化氫、甲硫醇和乙硫醇;吲哚和酚類化合物則主要包括吲哚、臭糞素（3-甲基吲哚）、甲酚和4-乙酚。豬排泄物揮發性胺則包括腐胺、尸胺、甲胺、乙胺等，是新鮮豬糞尿排除后經過厭氧發酵，發生氨基酸的脫羧作用而產生的。豬糞尿的惡臭成分，從形成過程中來看，是豬糞尿在排泄之后通過厭氧發酵而產生的;其主要成分是揮發性較強的氨、低分子胺類化合物，包括硫化氫、甲硫醇和乙硫醇的低分子含硫化合物以及低分子揮發性脂肪酸。

3稻殼木醋液消除畜禽糞便惡臭的理論基礎

木醋液是以醋酸為主要成分的pH3程度的酸性溶液，與食醋的成分和色調極為相似。簡單的說，其生成就是在缺氧條件下把木頭燒成木炭的過程中冒出的煙氣經冷卻液化而得到的液體。根據燃材的不同，一般將燃材的名稱冠在木醋液的前面，稻殼醋液就是以稻殼為燃材缺氧熱解過程中所得到的醋液。

國內學者徐社陽^[4]等，以延吉市長白山木炭有限公司生產的木醋液（工業品）為樣本，采用GC/MS法對其成分進行了分析，用karl fischer法測定的水分含量為89.9%;其他46種物質及其相對含量（干物質計）分別為：有機酸4種，其中乙酸50.3%，其他酸共4.66%;還含有含量較少、種類繁多的有機物，如酮類16種、酚類14種和一些酯類、醛類、醇類化合物。周健斌^[5]等對稻殼醋液的成分及抑菌殺菌性能進行了研究分析。其對稻殼醋液的成分分析結果表明，在鑒定出的39種化合物中，以干物質計，其主要成分為：酚類17種（57.71%）、有機酸4種（13.35%）、酮類9種（12.63%）、醇類物質4種（3.77%），醛類1種（1.04%），酯類1種（0.48%），其他組分11.02%。徐社陽等與周健斌等雖然研究的是不同來源的木醋液，但除醋酸外，酚類物質、有機酸類物質和酮類物質成為木醋液的主導成分。

海泉風雷新能源發電股份有限公司生產的稻殼醋液初檢結果的相關成分為：酚類物質合計（干基計，下同）為56.8%（共3種），萘和2-甲基萘為4.0%，其他組分雖然尚缺乏完整的分析數據，但其測定結果會趨同于周健斌等的測定結果。

4稻殼木醋液消除畜禽糞便惡臭的實驗初探

以豬糞的臭味強度為指標，選擇在潁上縣黃橋黃標養殖場、吳海村吳建養殖場、謝莊謝成林養殖場等進行中試試驗。以豬糞的臭味強度為指標，設置4個濃度水平，稻殼醋液與豬糞按依次為0：100（對照組）、5：100、10：100、20：100比例混合均勻，混合后置于500mL的棕色磨口玻璃瓶中，放在避光的櫥柜中，平均室溫20～25℃，選10名志愿者通過嗅感對臭味強度進行獨立打分，以臭味極弱或無臭味為“0”分，以臭味很強或者無法接受為“10分”，保留小數點后一位，每24h評判一次，持續評判5d（120h）。最終統計結果顯示：添加20%稻殼醋液，經24h后，臭味“有顯著降低”，經過48h后，降低到“臭味幾乎消失”;添加10%和5%稻殼醋液，臭味均有一定程度的降低，但需要更長的時間。對照組經過120h后，臭味“沒有明顯降低”。

該試驗表明：稻殼醋液對豬糞尿有消臭作用，且隨著添加量的增加，消臭效果有顯著的增強。經分析，豬糞尿的惡臭是厭氧性腐敗菌對基質中的底物進行不完全代謝產生的。只要能夠抑制或者殺滅這些產臭微生物菌群，就可以有效抑制惡臭物質的產生數量。抑菌、殺菌劑的抑、殺機理，主要有三個方面：一是干擾微生物的酶系，破壞其正常的新陳代謝，抑制酶的活性;二是破壞微生物的遺傳物質，干擾其生存和繁殖;三是與細胞膜作用，使細胞通透性上升，導致細胞內物質逸出而失活。稻殼醋液的抑菌殺菌作用，也是從這三個方面對腐敗微生物產生作用。酚類物質使菌體蛋白凝絮沉淀并且破壞細胞膜的結構，增加了腐敗菌細胞膜的通透性，使菌體的內含物質外逸，阻障了微生物的物質及能量傳遞;醇類物質則通過破壞微生物細胞內蛋白質的肽鍵，使其喪失相應的生理活性，破壞蛋白質水化層，引起微生物新陳代謝阻障。這些物質的協同作用，形成了對腐敗微生物的抑制和殺滅的效果。

參考文獻：

[1]黃燦，唐新燕，等.豬排泄物惡臭產生與控制的微生物學原理[EB/OL].（2018-07-08）[2018-09-10].https： //

wenku.baidu.com/view/bbdec6c79ec3d5bbfd0a74d9.html.

[2]Mitloehner F.M.，Schenker M.B.Environmental

exposure and health effects from concentrated

animal feeding operation[J].Epidcmiology，

2007（18）：309-311.

[3]黃燦，唐新燕，彭緒亞.豬排泄物惡臭產生與控制的微生物學原理[J].中國生態農業學報，2009，17（4）：823-828.

[4]徐社陽，陳就記，曹德榕.木醋液成分的分析[J].廣州化工，2006，31（3）：29-31.

[5]周建斌，遲菲，秦恒飛.稻殼醋液的成分分析及抑菌殺菌性能研究[J].林產化學與工業，2011，31（2）：63-68.