秸稈焚燒的危害及其綜合利用

1、秸稈焚燒的危害及其綜合利用秸稈焚燒的危害及其綜合利用陽城縣芹池鎮(zhèn)初級中學校張國兵秸稈是成熟農作物莖葉（穗）部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農作物在收獲籽實后的剩余部分。農作物光合作用的產物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等，是一種具有多用途的可再生的生物資源,秸稈也是一種粗飼料。特點是粗纖維含量高（30%-40%），并含有木質素等。木質素雖不能為豬、雞所利用，但卻能被反芻動物牛、羊等牲畜吸收和利用。人們現(xiàn)在對秸稈處理方式最直接的印象就是在田里大量焚燒，這種現(xiàn)象在我國東部表現(xiàn)得尤為突出。每年夏收、秋收之后，田野里火光沖天，濃煙籠罩，有時滾

2、滾濃煙幾乎使人窒息，由于焚燒秸稈而造成的機場停運、高速公路封閉的情況時有發(fā)生，損失難以計數。據統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的15 億畝耕地，農作物秸稈年產出量達6 億噸之多，其中稻草1.8 億噸，玉米 2.2 億噸，小麥 1.1 億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高粱秸、花生秧及殼等產出的秸稈量都超過千萬噸， 而每年其中 80約 5 億噸的秸稈都被燒掉了， 簡直成了一大社會公害。為了解決這一問題，農業(yè)部等國家六部委于今年四月聯(lián)合發(fā)文，要求加強秸稈的綜合利用和禁燒，如何開發(fā)利用秸稈已經成為當代農業(yè)發(fā)展的重大課題之一。一、焚燒秸稈的危害污染空氣環(huán)境，危害人體健康。有數據表明，焚燒秸稈時，大氣中二氧化硫、

3、二氧化氮、可吸入顆粒物三項污染指數達到高峰值，其中二氧化硫的濃度比平時高出 1 倍，二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時高出 3 倍，相當于日均濃度的五級水平。當可吸入顆粒物濃度達到一定程度時，對人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激較大，輕則造成咳嗽、胸悶、流淚，嚴重時可能導致支氣管炎發(fā)生。引發(fā)火災，威脅群眾的生命財產安全。秸稈焚燒，極易引燃周圍的易燃物，尤其是在村莊附近，一旦引發(fā)火災，后果將不堪設想。引發(fā)交通事故，影響道路交通和航空安全。露天焚燒秸稈帶來的一個最突出的問題就是焚燒過程中產生滾滾濃煙，直接影響民航、鐵路、高速公路的正常運營，對交通安全構成潛在威脅。機場每逢農作物收割季節(jié)都深受秸

4、稈露天焚燒的危害，有時機場能見度低于 400 米，嚴重影響機場航班正常起飛和降落，航空公司及旅客對此反映強烈，一旦導致事故，將造成極為不良的社會影響。破壞土壤結構，造成耕地質量下降。影響作物對土壤養(yǎng)分的充分吸收，直接影響農田23農作物秸稈還田技術主要是機械化秸稈粉碎直接還田技術，它是以機械的方式將田間的農作物秸稈直接粉碎并拋灑于地表，隨即耕翻入土，使之腐爛分解，從而培肥地力，實現(xiàn)農業(yè)增產增收。機械化秸稈還田技術具有顯著的經濟效益和社會效益。1、秸稈還田技術的優(yōu)點：增加土壤有機質，增肥地力。秸稈中含有氮、磷、鉀、鎂、鈣及硫等元素，這些正是農作物生長所必需的營養(yǎng)無素。據測定，秸稈中有機質含量平均為

5、15%左右，如按每公頃還田秸稈 15t 計算，則可增加有機質2250kg/hm2。據有關資料統(tǒng)計，目前我國每年生產秸稈6億 t ，其中含氮 300 多萬 t ，含磷 70 多萬 t ，含鉀 700 多萬 t ，相當于我國目前化肥施用總量的四分之一以上。可見農作物秸稈是一筆巨大的財富，付之一炬真是資源的極大浪費。改善土壤環(huán)境，改造中低產田。秸稈中含有大量的能源物質，還田后生物激增，土壤生物活性強度提高，接觸酶活性可增加 47%。隨著微生物繁殖力的增強，生物固氮增加，堿性降低，促進了土壤的酸堿平衡，養(yǎng)分結構趨于合理。此外，秸稈還田可使土壤容量降低，土質疏松，通氣性提高，犁耕比阻減小，土壤結構明顯改

6、善。形成有機質覆蓋，抗旱保墑。秸稈還田可形成地面覆蓋，具有抑制土壤水分蒸發(fā)，儲存降水和提高地溫等諸多優(yōu)點。據測定，連續(xù)六年秸稈直接還田，土壤的保水、透氣和保溫能力增強，吸水率提高10 倍，地溫提高 1 2°。畝玉米秸稈還田后相當于增施硝氨35kg、磷肥 375kg、磷酸鉀 307.5kg ，若連續(xù)三年秸稈還田可使小麥、玉米平均增產10%20%。降低病蟲害的發(fā)生率。由于根茬粉碎疏松和攪動表土，能改變土壤的理化性能，破壞玉米螟蟲及其它地下害蟲的寄生環(huán)境，故能大大減輕蟲害，一般可使玉米螟蟲的危害程度下降 30%。省工增產、爭搶農時。一般情況下，機械化秸稈還田的作業(yè)成本僅為人工還田的四分之一

7、，而工效可比人工還田得高40120 倍，還可增產增收。因此，機械化秸稈還田是大面積實現(xiàn)以地養(yǎng)地、建立高產穩(wěn)產農田的有效途徑。優(yōu)化環(huán)境、防治污染。機械化秸稈還田使秸稈中的有機質得到充分的利用，避免了長期以來農民大量焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染，有利于生態(tài)農業(yè)和環(huán)保農業(yè)的發(fā)展。因此，農作物秸稈還田技術作為環(huán)保農業(yè)的一項重要技術，是目前國家重點推廣實施的農業(yè)新技術這一。秸稈還田具有良好的經濟效益和社會效益，但目前我國的大部分地區(qū)沒有采用有效的還田措施，致使耕地連年種植不得休閑，土壤養(yǎng)分得不到及時補充，有機質含量逐年下降，農4業(yè)生產始終處于種大于養(yǎng)、產大于投的掠奪式經營狀態(tài)。由于化肥的施用量占用肥總量的比

8、例過大，土壤有機質沒有得到及時補充，造成土壤板結地力衰退，農作物營養(yǎng)不良和病蟲害多的嚴重后果，因此秸稈還田技術具有很大的發(fā)展力和廣闊的推廣應用前景。2、秸稈還田技術的缺點：盡管秸稈還田具有較好的經濟技術和社會效益及廣闊的推廣應用前景，但仍存在一些不容忽視的問題，如還田后的秸稈不易腐爛，影響下茬播種質量；有些農民對秸稈還田的重要性認識不足，沒有長期效益觀念；秸稈還田機具價格偏高、利用率低等，使推廣該項技術存在一定的難度。3、保證秸稈還田技術可持續(xù)發(fā)展應采取的措施：加大宣傳力度，提高農民認識。轉變農民思想觀念，糾正長期單純依賴化肥的思想，幫助他們樹立環(huán)保意識，改變落后習慣，逐步建立用地養(yǎng)地相結合的

9、良性循環(huán)機制。讓農民真正認識到機械秸稈還田帶來的好處，提高廣大農民開展機械化秸稈還田的自覺性。加強領導， 增加力度，采用強有力的行政和法律措施， 對焚燒秸稈現(xiàn)象進行嚴肅處理。各級政府要把推廣秸稈還田納入當地經濟發(fā)展的總體規(guī)劃，把秸稈還田、培肥地力提高到發(fā)展質量效益型農業(yè)和綠色農業(yè)的高度來抓，為大力推廣機械化秸稈還田技術，創(chuàng)造良好的社會環(huán)境。加大投入，優(yōu)化機制。農機部門要積極爭取政府大力支持。加大行政推動力度，疏堵結合，以堵促疏。建立以國家為導向，農民和農村集體投資為主體的多層次、多形式、多元化的投資新機制。采取小麥聯(lián)合收割機、脫粒機、玉米鐵茬播種機的發(fā)展模式，鼓勵個人投資購機，協(xié)調有機戶為無機

10、戶服務，開展跨區(qū)作業(yè)，這樣既節(jié)省了大量資金，又大大提高了機械的利用率。選準機型，加快推廣。組織科研和生產等部門聯(lián)合進行技術攻關，搞好機械的對比試驗和選型定型， 不斷反饋信息， 加強機型的研制改進， 加快適銷對路秸稈還田機的推廣應用。改革耕作制度。推廣少、免耕技術，使秸稈還田技術成為少、免耕技術的一個組成部分，建立良性發(fā)展的農業(yè)耕作制度，滿足我國農業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。秸稈飼料秸稈的自然密度通常為每立方米 3050 公斤，如此“蓬蓬松松”的原料很不利于運輸和儲存，影響其深加工或二次開發(fā)利用。因此對秸稈首先進行就地高密度壓縮是解決秸稈綜合利用“瓶頸”的關鍵，只有將秸稈高密度壓縮了，才能為下一步的開發(fā)利

11、用及流通創(chuàng)造有利條件。5近幾年，國內部分研究機構與農場協(xié)作攻關，采用機械手段對秸稈進行了不同程度的壓縮試驗，結果表明作為秸稈壓縮飼料不但營養(yǎng)水平有所提高， 而且還方便了流通。 河北省“鹿泉秸稈開發(fā)實驗場”從 1998 年起率先承擔了“秸稈綜合利用”河北省科研攻關課題，以玉米等秸稈為原料，經高壓高溫壓縮成塊狀飼料，使秸稈壓縮到每立方米0.8 1 噸的高密度，不僅便于儲運，滅菌滅蟲，長期保存不變質，而且不易燃燒，營養(yǎng)水平比原來有所提高，保持反芻動物對粗纖維的要求。我國是一個農牧業(yè)大國，同發(fā)達國家相比，畜牧業(yè)的比例偏低。隨著人民生活水平的提高，膳食結構將向奶、肉、蛋傾斜，這就對畜牧養(yǎng)殖業(yè)提出了更大的

12、要求，而畜牧業(yè)的大發(fā)展就需要有豐富的飼料資源。面對草原退化沙化嚴重、牧草供應不足、樹葉資源難以采集利用的矛盾，以秸稈為主的畜牧粗飼料開發(fā)潛力是巨大的。牛羊等反芻動物對秸稈等粗飼料必吃，以牛為例，按2001 年統(tǒng)計，全國牛存欄量為1.5 億頭，年需粗飼料4.5 億噸，特別是對規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖的粗飼料供應缺口很大。在秸稈開發(fā)利用領域里，每年有3億5億噸的閑置資源；就市場來講，存在著百億元的商機，秸稈綜合利用大有可為。據測算，每一萬噸秸稈壓縮飼料用于養(yǎng)殖業(yè)，可供3000 4000 頭牛粗飼料一年的食用，肉?？稍鲋卦鍪?15，奶?？稍霎a增收 16，乳脂率也提高 0.2 。與此同時，這些飼料絕大部分將

13、形成糞便，一方面可用于制作沼氣，另一方面形成的約一萬噸有機肥可替代化肥，成為發(fā)展生態(tài)農業(yè)一個重要的產業(yè)鏈，實踐證明秸稈是最廣闊、最豐富、最廉價、品質較好的粗飼料資源，加快以秸稈為原料的粗飼料工業(yè)化生產和現(xiàn)代化的流通已迫在眉睫。秸稈燃氣秸稈燃氣，是利用生物質通過密閉缺氧，采用于溜熱解法及熱化學氧化法后產生的一種可燃氣體，這種氣體是一種混合燃氣，含有一氧化碳、氫氣、甲烷等，亦稱生物質氣。1、技術原理：植物生物質（包括據木、木柴，野草，松針樹葉，作物秸稈，牛羊畜糞，食用菌渣）中的碳元素質量分數約為40%，其次為氫、氮、氧、鎂、硅、磷、鉀、鈣等元素。植物秸稈的有機成分以纖維素，半纖維素為主，質量分數為

14、50%。這些生物質原料，在缺氧條件下加熱，使之發(fā)生復雜的熱化學反應的能量轉化過程。此過程實質是植質中的碳、氫、氧等元素的原子，在反應條件下按照化學鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等，可燃性氣體的分子。這樣植物生物質中的大部分能量就轉移到這些氣體中。基本反應包括：C+O2=CO22C+O2=2CO6CO+O2=2CO22H2O+C=CO2+2H2H2O+CO=CO2+H2CO2+C=2COCH4+CO2=2CO+2H2C+2H2=CH4CO+3H2=CH4+H2O 2H2+O2=2H2O2 、秸稈燃氣生產技術發(fā)展方向：用生物質替代煤，天然氣和重油等化石燃燒來制備合成為甲醇，汽油，或柴油等液

15、體燃料而用于交通工具，這樣即可以滿足人類對液體燃料日益增長的需求，同時又可有效減輕由于大量使用化石燃料給環(huán)境帶來的污染。3、秸稈燃氣的開發(fā)前景：植物生物質能源是一個巨大的太陽能倉庫，是重要的“綠色能源”之一，可以講開發(fā)利用植物生物質能源，就是開發(fā)利用太陽能。 植物生物質能源可以再生，取之不盡，用之不竭。因此，根據我國國情和當今國際社會“新思維、新料學、新技術”的發(fā)展態(tài)勢，發(fā)展的植物生物質為原料的綠色能源轉化技術，符合本世紀發(fā)展的主題社會可持續(xù)發(fā)展。據報道，我國能源專家對本世紀上半葉我國植物生物質能源的發(fā)展進行了 3 個階段的科學預測：第一階段（ 2001-2010 ），植物生物質能源的生產能基

16、本得到滿足，基本解決我國農村生活用能，生態(tài)環(huán)境的破壞能得到有效地控制，基本遏制因直接燃燒植物生物質和廢棄植物生物質而引起的生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢；第二階段：（ 2011-2030 ），我國農村植物生物質能源綜合建設達到社會化，農用植物生物質能方式多維、多元化，生產，生活用能得到滿足，植物生物質綠色能源轉化技術得到普遍推廣和應用，我用生態(tài)環(huán)境建設開始走上良性循環(huán)的軌道；第三階段：（ 2031-2050 ），建立起我國多能互補，結構合理，安全可靠的植物生物質能源生產供應體系，并形成規(guī)模，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)因能源高效化，農民因能源優(yōu)質化?；窘⑵疬m應可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程，增強我國植物生物質能源

17、綜合建設的可持續(xù)發(fā)展能力。我國著名科學家，中科院院士朱清時教授講，目前我國能源戰(zhàn)略迫切需要研究用非糧食類生物質作原料生產液體類，氣體類燃料。開發(fā)出擁有自主知織產權和具有推廣價值的實用7技術，保障我國植物生物質能源的安全開發(fā)利用和經濟昌盛繁榮。（ 2003 年，太陽能雜志第一期我國植物生物質能源開發(fā)展望）秸稈直燃發(fā)電秸稈發(fā)電是秸稈優(yōu)化利用的最主要形式之一。隨著可再生能源法和可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法等的出臺，秸稈發(fā)電備受關注，目前秸稈發(fā)電呈快速增長趨勢。各級政府在招商引資中也都把秸稈發(fā)電作為一個重頭戲，秸稈發(fā)電概念在資本市場也開始活躍。秸稈發(fā)電利國利民，受到越來越多的人關注。200

18、7 年 12 月 10 日，我國第一個自主研發(fā)的軟質秸稈發(fā)電項目在江蘇淮安建成并投入運營，該項目的成功投運，開創(chuàng)了我國軟質秸稈發(fā)電的先河。1、目前我國秸稈直燃發(fā)電的基本情況：據介紹，目前用于直燃發(fā)電的秸稈主要有三類，第一類為黃色秸稈，主要是玉米秸稈、小麥秸稈、稻草等草木類農作物秸稈，具有體積大、重量輕、密度小等特點，為滿足鍋爐燃燒發(fā)熱量，保證單位時間內的上料量，需要打捆至規(guī)定的體積和重量后輸送至爐膛內燃燒；還有一類為灰色秸稈，主要是棉花秸稈、大豆秸稈、樹枝、木材下腳料等密度較大的木本類植物，需破碎加工后輸送至爐膛內燃燒；第三類是為提高燃燒值壓縮為一定體積的顆粒的秸稈。在加工處理上，黃色秸稈的操

19、作難度最大。“一方面，農業(yè)產出物中有 51%是廢棄物，也就是我們通常所說的秸稈，長期以來得不到充分利用；另一方面，我國目前大豆、玉米、水稻、小麥等主要糧食都還需要進口，國家發(fā)改委已經明令不允許用糧食作為生物質的原料。這樣我們就開始在秸稈身上動腦筋，如果能夠把它充分利用起來，幾乎相當于再造了一個農業(yè)。 ”專家如是評價。秸稈發(fā)電是近一兩年剛剛起步的新興產業(yè)，目前國際上在秸稈發(fā)電方面做得最好的是煤炭資源比較缺乏的北歐國家，其中又以芬蘭尤為突出，而丹麥生物質能燃燒提供的能源占到總能源的 20以上，瑞典占到 15。我國在國際上也處于領先水平，直追北歐，但是北歐國家主要是利用速生林切割成木片發(fā)電，與我國主

20、要利用農業(yè)廢棄物的國情有很大差距，因此我國不得不在完全陌生的領域搞自主研發(fā)，生物鏈和技術鏈方面難度都很大。我國在完全燃燒以及廢棄物處理方面的技術都比較成熟了，但是把秸稈從田間地頭運輸到工廠車間，看似容易的儲運、打包以及預加工過程，卻對農業(yè)機械提出了很高的要求。在凸凹不平的田間作業(yè)的叉車不僅要求具有較大的提升力，還要適應由于土壤的不同形成的各種工況。此外，原來的收割機直接將秸稈粉碎覆蓋在土地上，而現(xiàn)在需要將秸稈收集起來，這樣不僅收割機，就連播種機都要隨之變化，過去廣泛使用的免耕覆蓋播種機也要適當8調整?？梢哉f，利用秸稈發(fā)電帶來的是一次機械領域，乃至農業(yè)生產方式的大變革。同時不同地域、不同作物對機械的要求也是不同的，拖拉機的馬力也需要相應變化。比如玉米的打包機就是一個空白和難點，但我國目前已經基本研制成功。另外，電力設計院設計的物流系統(tǒng)與秸稈運輸與前處理等的要求也仍然有待磨合。2、秸稈發(fā)電價值：據我國首家投資建設秸稈發(fā)電廠的國能生物有限公司的相關負責人介紹，目前大概1 公斤秸稈可以發(fā)1 度電， 1 噸秸稈的收購價格在200 元左右，發(fā)出的“秸稈電”電價比煤電標準電價上浮 0.25 元，作為綠色環(huán)保項目，這樣的成績還是令人欣慰