1、文献综述 农业废弃物氮的测定 和评价 1 前言 目前，我国是世界上农业废弃物产出量最大的国家，每年大约有 40多亿 ，其中畜禽粪便排放量 26 1亿 ，农作物秸秆 7 0亿 ，废弃农膜等塑料 2 5万 ，蔬菜废弃物 1亿 1 5亿 ，乡镇生活垃圾和人粪便 2 5亿 ，肉类加工厂 (包括肉联厂、皮革厂和屠宰场 )废弃物 0 5亿 0 65亿 ，饼粕类 0 25亿 ，林业废弃物 (不包括炭薪林 )，每年约达 3700万 m，相当于 1000万 标准煤。过去，我国农民将农业废弃物作为有机肥使用，在促进物质能量循环和培肥地力方面发挥了巨大的作 用。但是，随着市场经济的发展，农业废弃物转化为有机肥料面临
2、一系列新的问题和严峻的挑战。一方面废弃物成分发生了很大变化，同时，种植业逐渐转向省工、省力、高效、清洁的栽培方式，传统的有机肥料积、制、存、用技术已不能适应现代农业的发展。因此，农业废弃物不再受欢迎，成为严重污染生态环境的污染源。 当前 ,农业废弃物资源的合理利用已日益成为当前世界大多数国家共同面临的问题。国内外实践表明 ,农业废弃物的资源化利用 ,是控制农业污染、改善农村环境、实现农业可持续发展的有效途径。本文通过对农业废弃物中氮含量的测定来寻求更优的农业 废弃物循环利用方法，并通过该测定评价农业废弃物利用的意义 2。 2 正文 2.1 我国 农业废弃物 资源化利用现状 2.1.1 污染现状
3、 中国每年产生的农业废弃物数以几十亿 计，由于污染事故与事件逐年增加，才渐渐被人们重视。农业废弃物在生产过程中由于可利用品位不高，成分复杂，二次开发成本高、难度大，同时缺乏政策的引导和资金的投入，导致农业废弃物污染呈现出数量大、品质差、危害多的特点。农业废弃物污染主要表现在：秸秆焚烧增加了空气污染指数并影响到交通和航空运输事业；养殖场周边污水横流、臭气熏天，严重影响生 态环境及景观、居民的日常生活和身体的健康，直接导致面源污染和水体富营养化；农药、兽药和重金属等残留进入土壤，一方面影响到农产品的品质，另一方面增加土壤微生物的耐药性；农业 “白色污染 ”影响景观、土壤的正常功能、作物的生长以及农
4、产品的产量和品质等等 1。 2.1.2 资源潜力 农业废弃物蕴藏着巨大的资源。中国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿 m，户均达 1275.2m，可解决农村的能源短缺；以农作物秸秆为例，将目前的 5 秸秆转化为电能，以 1kg秸秆产生电 1kWh计算，就有电能 5亿 kWh的潜力；作为肥料可提供氮 (N)： 2264.4万 ；磷 (P2O5)： 459.1万 ；钾 (K2O)： 2715.7万 ；作为饲料，仅玉米秸秆能提供 1.9 2.2亿 。通过表 1中国农业废弃物资源化潜力分析可见其巨大的商业开发前景。 2.1.3 资源化现状 中国农业废弃物再利用有着悠久的历史
5、，源于中国的堆肥 (composting)和沼气 (biogas)技术在传统的生态理念指引下被广泛应用，从全国生态农业示范县收集到的 370多个生态农业 (ecologyagriculture)实用模式中，就有 103是以农业 废弃物的循环利用技术为纽带联结形成的高效生产模式。近些年来，农业废弃物在能源化、肥料化、饲料化和材料化上取得了显著的成绩。 （ 1）能源化 农业废弃物是农村能源 (ruralenergy)的重要组成部分，在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。近年来，中国先后对禽畜粪便厌氧消化、农作物秸秆热解气化等技术进行了攻关研究和开发，已经取得了一定成绩，生物质能高新转换
6、技术不仅满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，也在乡镇企业等生产领域中得到应用，目前农业废弃物能源化的方向有：高效沼气和发电工程系统研究；组装式沼 气发酵装置及配套设备和工艺技术研究；中热值秸秆气化装置和燃气净化技术研究；移动式秸秆干燥粮食工艺及成套设备研究；秸秆干发酵及其配套技术研究；秸秆直接燃烧供热系统技术研究；纤维素原料生产燃料乙醇技术研究；生物质热解液化制备燃料油、间接液化生产合成柴油和副产物综合利用技术研究；有机垃圾混合燃烧发电技术；城市垃圾填埋场沼气发电技术；“四位一体 ”模式和 “能源 -环境工程 ”技术农业生态综合利用模式研究等。 （ 2）肥料化 农业废弃物中含有大量的有机物及丰
7、富的氮、磷、钾等营养物质，是农业可持续发展的宝贵资源。将废弃物经过适 当的处理制成肥料，是良好的农用肥源。目前，在我国应用较多的是采用堆肥法，通过调节碳氮比，控制适当的水分、温度、氧气、酸碱度使畜禽粪便和秸秆等农业有机废物发生生物化学降解 4,5，形成一种类似腐殖质土壤的物质，可以用作肥料和作为土壤改良剂；也可以将高温堆肥产品经杀灭病原菌、虫卵和杂草种子等无害化处理和稳定化处理后与经粉碎后的氮肥、磷肥、钾肥混合后，经筛分、干燥制成颗粒化复合肥。所有农业废弃物都可以经堆肥发酵后形成有机肥还田，农田使用这种有机肥后土壤有机质增加，结构改善，可以减少 50%的农药化肥施用量，减少开 支，且农产品质量
8、提高，可以发展为无公害绿色食品。但国内农业废弃物好氧发酵资源化利用却始终未能得到很好的推广，其原因主要在于没有高质量的生物有机肥品种和统一的生物有机肥商品标准 7。而且常规堆肥处理过程中有氨气的损失，不能完全控制臭气，所耗时间也很长 8。 （ 3）饲料化 目前，农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化，因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质，经过适当的技术处理，便可作为饲料应用。主要的技术有：通过微生物处理转化技术，将秸秆、木屑等植物废弃物加工变为微生 物蛋白产品的技术研究；通过发酵技术对青绿秸秆处理的青储饲料化研究；通过对秸秆等废物氨化处理，改善原料适口
9、性和营养价值氨化技术研究。动物性废弃物的饲料化主要是畜禽粪便和加工下脚料的饲料化研究，由于动物性废弃物的饲料化存在太多的安全隐患，不值得提倡，因此不在这里赘述。 （ 4）材料化 利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料和生产资料是农业废弃物资源化的又一个拓展领域，有着广阔的前景。目前的研究主要包括，利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等材料研究；通过固化、 炭化技术制成活性炭技术研究；生产可降解餐具材料和纤维素薄膜研究；制取木糖 (醇 )的研究。主要应用方法有：稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料；秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行
10、业金属液面的新型保温材料；麦草经常压水解、溶剂萃取反应后制取糠醛；甘蔗渣、玉米渣等制取膳食纤维；利用秸秆、棉籽皮、树枝叶等栽培食用菌；棉籽加工废弃物清洁油污地面；棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分制成聚合阳离子交换树脂吸收重金属。 2.1.4 测定农业废弃物中氮的方法 测定农业废弃物中氮的含量方法有很多，如 凯氏定氮法、双缩脲 法 (Biuret)、紫外吸收法、考马斯亮蓝法（ Bradford）。 其中 凯氏定氮法：食品经加硫酸消化使蛋白质分解，其中氮素与硫酸化合成硫酸铵。然后加碱蒸馏使氨游离，用硼酸液吸收后，再用盐酸或硫酸滴定根据盐酸消耗量，再乘以一定的数值即为蛋白含量。本次实验中将采用凯
11、氏定氮法测定农业废弃物（猪粪）中氮的含量。 2.2 存在的问题分析 中国每年到底产生多少农业废弃物 ， 这些废弃物呈怎样的分布 ， 利用状况如何 ， 对环境造成多大影响 ， 没有准确的数据和记录 ， 现有的来自不同部门的数据出入很大 ， 真伪难辨。国家目前没有完整的农业废弃 物利用的专门法律法规 ， 农业主管部门只重视 “肉、蛋、奶 ”等农产品的生产 ， 不重视农业废弃物的利用。即便在当前注重环境保护和食品安全的大背景下 ， 对农业废弃物的处理和资源化利用也没摆在应有的位置。现有的农业废弃物的管理体制和相关标准可操作性差 ， 更谈不上预警、监测体系。 虽然我国农业废弃物利用有着悠久的历史 ，
12、但是创新性技术少 ， 推广价值不高 ， 农业废弃物的利用率很低。比如秸秆的利用 ， 大多数还是采用直接燃烧供热或者还田的方式 ， 缺乏先进的利用技术。农业废弃物产品开发缺乏主攻方向 ， 品种单一 ， 质量不高 ， 商品价值低。比如畜禽粪便的 利用 ，大多数采用烘干后直接饲喂的方式 ， 缺乏对其有效营养价值的分析利用 ， 没有形成创新型的饲料产品。农业废弃物资源化利用实现的关键是建立健全技术和人力支持体系。虽然我国在农业废弃物处理技术装备 上有一定的研究与创新，一些技术已经较为成熟，但与发达国家相比较还较落后。针对农业废弃物分散复杂的情况，缺乏一套完整的技术保障体系，缺乏和农业废弃物有关的经济有
13、效地收集、处理和综合利用技术，相关配套技术与设施也跟不上。同时在设备的投入上，财政的支撑和吸纳社会资金的能力不足，一些很好的技术在产业化的转化过程中，得不到应用和推广，导致废弃物的资源化在低水平上重复以致发展缓慢，不能适应社会生产的需求。另外，在农业废弃物资源化利用行业中，相关从业人员素质相对较低，缺乏系统培训，工作质量部高，制约了资源化利用相产业化方 向发展。 2.3 中国农业废弃物资源化的发展战略 2.3.1 总体发展思路 中国在未来 15 20年，农业废弃物的产生总量依然呈增加的趋势，如果不加合理的利用和处理，农业废弃物，尤其是畜禽养殖对环境的污染将更加严重。农业废弃物的处理与资源化不仅
14、关系到资源的再利用和环境安全，而且与农业的可持续发展和农村小康社会的建设紧密相关。农业废弃物资源化的总体发展战略思路是按循环经济理论，以人为本，由废弃物的生态循环开始，逐级发展到循环农业，循环社会的 “三环 ”循环总体发展战略思路 。 农业废弃物的合理利用和处理，主要 的技术突破在以下几个方面：生物处理和生态利用技术的结合将进一步提高物质、能量转换效率，提高产品经济和商品价值，降低生产成本；新技术、新工艺进步，促进生物质能源在可再生能源结构中所占比例；形成比较完善的生产体系和服务体系，保护环境和国民经济可持续发展。 （ 1）单项技术 以现代生物技术、信息技术和工程技术提升现有技术和产品的技术含
15、量。比如发酵工程中微生物的筛选和高效工程菌的构建，高效率的机械设备与生物技术有机结合，通过工艺和工程技术的升级和设备水平的提高，提高废弃物无害化、资源化的效率和产品质量。 （ 2）技术集 成 依据不同地区资源优势和经济发展水平，因地制宜利用现代科学技术并与传统农业技术相结合，按照 “整体、协调、循环、再生 ”的原则，运用系统工程方法，将各种技术优化组合，构建农业废弃物资源化高效利用生态模式。建立和完善农业废弃物资源化利用标准技术体系和技术保障体系。实现生态环境与农村经济两个系统的良性循环，达到经济、生态、社会三大效益的统一。 2.3.2 发展战略重点 通过废弃物处理与资源化技术升级和产品拓展，
16、实现废弃物资源化产品的无害化、高效化、高质化和工业化。具体有十个重点课题，即：农业废弃资源肥料生产技术 与产业化；农业废弃资源饲料化技术与产业化；农业废弃资源新材料生产技术与产业化；农业废弃资源生产生化制品技术与产业化；基于信息技术的废弃物环境安全和预警体系研究与建设；农业废弃物污染治理环境工程与生态技术；用于环境污染物治理和废弃物资源化的生物技术；废弃物处理与综合资源化利用生态工程模式；现代工程技术提升废弃资源机械设备研发与示范推广；农林废弃物生物转化的基础研究。 2.4 中国农业废弃物资源化的对策和保证措施 通过对中国农业废弃物污染现状和资源化技术现状以及主要的瓶颈和资源潜力的分析，依据中
17、国未来全面 实现小康社会和 GDP翻两番的目标和目前面临的 “三农 ”现状，应用现代的生物技术和工程技术提升农业废弃物的肥料化、能源化、饲料化和材料化水平；针对农业废弃物的数量大、品质差、危害多的特点，提高废弃物的利用率，消除农业废弃物对环境的污染，开发生物质能源，发展生物质经济，变废为宝，物尽其用，需要从政策上引导、技术升级支撑、确保资金投入等方面，使农业废弃物资源化得以落实。 2.4.1 政策引导 针对农业废弃物的资源化缺乏相关的政策性引导，应制定出废弃物资源化的相应政策，明确废弃物资源化的方向是发展循环经济和生态农业， 通过制定相关法规教育和提高全民的生态环保素质，鼓励相关技术的引进和中
18、国具有自主知识产权开发，扶持相关人才的培养，补充和修改相关治理政策，实行全过程管理与末端治理相结合的原则，环保部门和农业部门相结合，政策和法规标准要有步骤、分阶段、分区域的制定和落实，标准要切实可行。 2.4.2 技术支持 农业废弃物的资源化要依靠技术支撑，在现有技术优势的基础上，组合升级，解决两个层次和两个升级的关键技术。两个层次是农业废弃物集中程度比较高的养殖场等点源污染环境治理和资源利用技术的攻关和农村广大区域面源污染综合治理和资 源化利用问题的技术攻关；两个技术升级是提高转化效率和提高转化产品的质量和数量，将大量的污染物转化为能源物质和资源，消除环境污染，通过技术的升级，降低运行成本，
19、提高效益。 2.4.3 投入资金 投入不仅是资金的投入，还要有管理、人才等等，但是资金的投入是农业废弃物资源的保证，环保政策落到实处，将技术关键和难点顺利攻克。相关政府单位的财政支持引导废弃物资源化的方向，解决面上的污染问题和广大农村的能源短缺，吸纳社会资金和鼓励企业的参与，生产高值化产品，促进农业废弃物在整个社会循环圈中的流动和循环。 2.5 结 语 现在人们对农业废弃物资源化、发展循环经济、构建和谐社会已有所耳闻，但是很多少不知道如何去做。农民是文化水平最低、收入水平最低的社会群体，环保意识相对也差一些，信息来源也少。而农业废弃物处理的源头与执行主体也是他们。因而，政府要加强现代农业循环经
20、济的宣传教育，通过宣传教育使政府、企业、社团、民众各方面树立现代农业循环经济的观念意识和发展目标，形成合力共同推动现代农业循环经济的发展。 “八五 ”以来，我国政府对资源综合利用工作非常重视，国家和地方政府颁布了一系列资源综 合利用和环 境保护方面的法规、政策和重要文 件。 对资源综合利用企业在技术、资金上加以扶 持，并给予减免税收等优惠政策。 1999年 4月，国家环保、农业、财政、铁道、交通、民航五个部门联合发布了 秸秆禁烧和综合利用管理办法 ，而且国家在 “十五 ”规划中将加速对秸秆综合利用技术 的开发和推广，农业部为此专门划拨了专项补助资金。因此，目前整个外部环境对农业废弃物的资源化利
21、用技术的研究和推广非常有利。本着 “珍惜资源，有用勿弃 ”的原则，今后应开展更深入的控制和研究，从环保的角度出发，开发出更经济、简便的工艺技术，并且考虑有机地组合几种方法，形成一种多层次多途径的综合利 用方式，以实现 “零排放 ”利用，使经济效益、环境效益和社会效益最大限度地统一，促进农业经济持续稳定协调地发展。 三、参考文献 1李鹏，王文杰 农业废弃物资源的利用现状及开发前景 J中国乡村发现网 2010-05-28 2孙振钧，孙永明我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展 J环卫科技网 .2010-03-20 3蒋剑春 生物质能源应用研究现状与发展前景 J 林产业化学与工业 ，
22、2002,22(2)： 76-80 4魏辉，张建成利用畜禽粪便生产有机复合肥的发酵工艺 研究 J生物技术 1999， 9(5)： 30-34 5姚政，赵京音 .培育商品有机肥市场发展商品有机肥产业解决上海畜禽业粪便污染 J 上海农业学报 ， 1999， 5(2)： 73-75 6胡明秀 农业废弃物资源化综合利用途径探讨 J 安徽农业科学 ， 2004， (04)： 159-161， 169 7卡生有 .生态农业中废弃物的处理与再生利用 .北京：化学工业出版社 ， 2000 8林可聪畜禽粪便资源化的高温堆肥处理 J中国资源综合利用 2001， (10)： 33-34 9余振华 畜禽废弃物 的处理和 利用农业环境 保护 1993,12(2)： 88-90 . 10彭武厚，胡文英 厌氧消化处理畜禽粪便的研究 J中国沼气 1998， 16(1)： 15-17 11张承龙 农业废弃物资源化利用技术现状及其前景 新疆环境保护 2002， 24(1)： 22-25 12熊月娥 国外 农业废弃物的利用 农村经济与技术 1997， 6： 40
