辛硫磷对大白菜厌氧消化产沼气的影响

谭红云++刘熙然++苻其登++汤聪++周清清++尹芳++张无敌

摘要 以新鲜大白菜为原料，采用批量式中温全混合沼气发酵装置，投料量400 mL，恒温30 ℃，添加不同梯度量的辛硫磷。经过2次试验，结果表明：第1次15 d发酵周期，添加1 mL及以上的辛硫磷抑制产气明显；第2次经过39 d发酵周期，添加≤0.3 mL辛硫磷的试验组产气良好，而添加0.5 mL辛硫磷的试验组抑制产气，得到辛硫磷抑制大白菜厌氧消化产沼气的抑制点在0.3～0.5 mL之间。

关键词 辛硫磷；大白菜；厌氧消化；产沼气；影响

中图分类号 TQ450.263；S634.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）24-0122-02

辛硫磷（phoxim）是一种高效、低毒、低残留、广谱性杀虫剂，具有较强的触杀和胃毒作用，无内吸作用，主要用于防治蛴螬、蝼蛄等地下害虫和多种鳞翅目害虫的幼虫，同时对虫卵也有一定的杀伤作用[1-2]，是我国使用最广的有机磷农药之一[3-4]。这种高毒农药品种的高频率使用，使环境治理难度大大加深。其特点是化学性质不稳定，自然界易分解，生物体内易分解，在食用作物中残留时间短。但是容易在植物性食品，尤其是水果蔬菜中残留，残留时间长。残留在瓜果蔬菜、动物体内的辛硫磷，可能会以果蔬废弃残体、畜禽粪便排泄物的形式排放到周边环境，将这些来源的废弃物进行集中收集、厌氧消化处理，可有效减少农药残留对环境的污染，同时还可以研究农药残留对厌氧消化产沼气的影响。

大白菜是日常生活中食用的主要蔬菜之一，有文献指出各种糖类在大部分废弃蔬菜中的总含量达到70%以上。有关大白菜厌氧消化产甲烷的试验研究表明，废弃蔬菜具备厌氧消化产沼气的潜力[5]。本文研究辛硫磷对大白菜废弃残渣产沼气的影响，以期为研究厌氧消化对辛硫磷的降解奠定理论基础[6]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用40%辛硫磷乳油；发酵原料为白菜，来自昆明市呈贡区云南师范大学附近的柏芝营菜市场；接种物取自昆明周边郊区畜禽场的粪便，实验室已将其驯化良好。试验之前已测定白菜的总固体（TS）含量为4.23%，挥发性有机物（VS）含量为16.71%；接种物的总固体（TS）含量为10.03%。挥发性有机物（VS）含量为36.30%。pH值为7左右。

1.2 试验装置

采用全混合批量发酵装置进行30 ℃中温厌氧消化试验，装置如图1所示。反应装置为试验厌氧消化单元，锥形瓶和计量瓶为排水法集气单元，沼气通过导气管进入锥形瓶，采用排水法在计量瓶中读取沼气的产生量。此外，实验室还将设置为30 ℃的控温棒放入水浴锅中，保持试验过程中温度恒定不变[7-8]。

1.3 试验方法

试验主要用控制变量法、平行对照法来研究。总投料量400 mL，2次试验各物料添加量如表1所示。

恒温30 ℃，第1次试验设置1个没有添加辛硫磷的对照组和辛硫磷添加量梯度为1、3、5、 7、 10 mL 5个试验组，第2次试验设置辛硫磷添加量梯度为0.05、0.10、 0.30、 0.50 mL 4个试验组、1个对照组和1个只加接种物和沼液的空白组，每次试验共6个小组，每小组设3个平行，记录产气量，用气象色谱仪测出气体甲烷含量[9-10]。

2 结果与分析

2.1 产气量分析

在30 ℃厌氧消化条件下，从试验进料第2天开始，每天定时记录相关的数据，直到基本不产气为止，为每次试验的试验周期。得到第1次试验周期为15 d，第2次试验周期为39 d。根据试验周期的产气量数据记录情况，认真绘制出添加不同浓度辛硫磷的大白菜厌氧消化产沼气产气量的曲线，分析添加不同浓度辛硫磷对大白菜厌氧消化的影响。

从图2可以看出，在第1次试验过程中，对照组的产气量明显高于试验组。5组试验组中，产气量随着辛硫磷添加量的增加而减少，并且在试验组基本停止产气的时候，对照组仍在产气。

从图3可以看出，在第2次试验过程中，前3 d 6组产气量没有明显的差别。从第 4天开始曲线I的纵坐标变为0，添加0.5 mL辛硫磷的試验组停止产气，中间经过15 d后又恢复产气，产气量曲线波动与其他几组无异。到第39天6组试验基本停止产气。

2.2 甲烷含量分析

试验期间，每隔3～4 d用气象色谱仪测1次甲烷含量，直到每组产气量小于20 mL。第1次试验总共测了3次甲烷含量，从图4可以看出，CK组的甲烷含量一次比一次明显增多，最高一次甲烷含量接近50%。其他组没有甲烷含量或是因为产气量低于20 mL，没有测甲烷含量。

从图5可以看出，CK1、CK2、F、G、H的甲烷含量在20%～85%之间波动，各曲线的波动近似，只有加0.5 mL辛硫磷的曲线I前3次测得没有甲烷含量，中间停止产气没有测甲烷含量，后2次测得甲烷含量与其他组相近。

结合图2和图4可得出第1次试验对照组（CK）的产气量和甲烷含量明显高于试验组，对照组（CK）还在继续产气时，试验组产气已基本停止，致使试验周期相对比较短。得出第1次试验添加的辛硫磷浓度从1 mL到10 mL对大白菜厌氧消化产沼气抑制较为明显，并且随着辛硫磷浓度的增加，抑制产气加强。

在分析第1次试验结果的基础上，第2次试验减少了辛硫磷的添加量，并增加了1个空白组。从图3和图5可以看出前5组试验产气量和甲烷含量波动范围差别不大。只有添加0.5 mL辛硫磷的处理，在前3 d虽然产气正常，但是所产生的气体没有甲烷含量，中间15 d抑制产气，15 d过后产气开始，甲烷含量也同时恢复正常。

根据2次试验的结果分析，可以得到辛硫磷的添加量≤0.3 mL时，白菜厌氧消化产气良好。当辛硫磷的添加量≥0.5 mL时，对白菜厌氧消化产沼气抑制作用明显。初步得到辛硫磷抑制白菜厌氧消化产沼气的抑制点在0.3～0.5 mL之间。

3 结论

以新鲜大白菜为原料，采用批量式中温全混合沼气发酵装置，得出辛硫磷对白菜厌氧消化产沼气的影响规律，结果表明辛硫磷抑制沼气发酵的抑制点在0.3～0.5 mL之间。

4 参考文献

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