食用菌菌糠對水污染的影響與防治

　　一。引言

　　菌糠又叫菌渣，是利用秸稈、木屑等原料進行食用菌代料栽培，收貨后的培養(yǎng)基剩余物，俗稱食用菌栽培廢料、菌渣或余料；是食用菌菌絲殘體及經(jīng)食用菌酶解，結構發(fā)生質變的粗纖維等成分的復合物。我國食用菌生產(chǎn)量位于世間前列，年產(chǎn)量在1200萬噸以上，年產(chǎn)菌糠總量不少于900萬噸。如此規(guī)模的菌栽培廢料對環(huán)境造成了巨大的壓力。尤其是菌糠袋破碎后，散落的菌糠隨地表徑流進入水體，長時間浸泡在水中析出的大量難降解有機物以及重金屬元素會對水環(huán)境造成嚴重污染，因此，大力開發(fā)菌糠資源化綜合利用途徑，產(chǎn)生較好的環(huán)境效益是目前需要重視解決的問題。

　　二、菌渣成分

　　菌渣的成分主要與培養(yǎng)料相關，由于南北所適合栽培的品種不同及主要農(nóng)作物廢料的差異，不同地區(qū)所選用的食用菌栽培原料也各有差異。黑龍江等東北地區(qū)主要以木屑、農(nóng)作物秸稈等為主要配料。栽培完食用菌后配料布滿菌絲，變得更加疏松柔軟，主要是經(jīng)過多種微生物作用后，纖維素、半纖維素和木質均被不同程度降解。

　　在食用菌采收之后，有大量的菌絲體和有益菌留在了菌棒上，并且在菌絲生長過程中通過酶解作用產(chǎn)生了多種糖類、有機酸類、酶和生物活性物質。菌渣中含有豐富的蛋白質、纖維素和氨基酸等。

　　如蘑菇渣中除了含有大量的菌絲體、蛋白質外，還含有鐵、鈣、鋅、鎂等微量元素，據(jù)測定：每0.5千克菇渣中含鈣10.86g、磷3.6g、鉀4.04g、鈉8.7g、銅0.0049g、鎂1.58g、鐵0.69g、鋅0.06g、錳0.0774g。營養(yǎng)成分含量豐富，處置不當不僅造成資源浪費，同時對周邊環(huán)境會造成嚴重污染。

　　三、食用菌渣袋再利用

　　目前資源化處理食用菌菌渣的主要方法包括循環(huán)利用、肥料化利用、飼料化利用、基質化利用以及能源化利用等。楊霞等人探究了菌渣代替樹皮對霍山石斛栽培的可行性，研究發(fā)現(xiàn)菌渣可以部分替代樹皮栽培石斛。張潔娣等人利用食用菌菌渣飼養(yǎng)鍬甲科環(huán)鍬屬雞冠細身赤鍬形蟲幼蟲，結果表明白木耳菌渣可作為人工飼料飼養(yǎng)雞冠細身赤鍬形蟲幼蟲，可實現(xiàn)食用菌菌渣的二次利用。

　　目前對食用菌副產(chǎn)物的資源化利用研究大多集中在單個領域，缺乏行業(yè)間的銜接與結合，副產(chǎn)物難以得到整體有效的綜合利用。探索食用菌渣按照循環(huán)農(nóng)業(yè)的理念，發(fā)展多級利用、循環(huán)生產(chǎn)模式可使食用菌產(chǎn)業(yè)更具競爭力，食用菌業(yè)副產(chǎn)物循環(huán)利用模式以食用菌業(yè)作為紐帶，連接種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源的高效循環(huán)利用。根據(jù)上訴方法的可行性，在政府的主導下，聯(lián)合當?shù)仄髽I(yè)因地適宜的對廢棄食用菌菌渣進行二次或多次利用，可以減輕當?shù)丨h(huán)境壓力，并使經(jīng)濟效益最大化。

　　四、食用菌渣袋對環(huán)境的影響

　　菌渣對環(huán)境生態(tài)的影響研究較少，樓子墨等選取杏鮑菇菌糠、平菇菌糠、菌糠有機肥作為樣品，研究了菌糠的重金屬環(huán)境風險評估及淋溶狀態(tài)下對環(huán)境可能的影響，結果表明，氮、磷、有機物均有淋出趨勢，隨意堆放易引起水體富營養(yǎng)化。程志強等分析了廢棄黑木耳菌糠理化性質及環(huán)境影響分析，結果認為，廢棄黑木耳菌糠呈酸性，一般木耳食用菌的種植都在靠近水源的地方，淋溶出金屬離子將進入地下水或附近的水域。

　　廢棄食用菌渣袋占用了大量的土地面積，嚴重侵蝕了有限的耕地資源。包裹在廢棄食用菌渣袋外側的聚乙烯薄膜在堆存一定時間或在外力的作用下極易破碎與菌渣剝離，圖1為耕地和水體周邊的菌渣袋，可見在環(huán)境中會形成白色污染。不僅影響自然景觀，產(chǎn)生“視覺污染”，而且難以降解，對生態(tài)環(huán)境還會造成潛在危害，如：混在土壤中，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導致農(nóng)作物減產(chǎn)；增塑劑和添加劑的滲出會導致地下水污染;混入城市垃圾一同焚燒會產(chǎn)生有害氣體，污染空氣，損害人體健康，填埋處理將會長期占用土地。

　　在豐水期水體周邊的食用菌渣袋易在地表徑流的作用下，成為水體的主要污染源。如此眾多數(shù)量的菌渣如果長時間浸泡在水體中，菌渣中浸出的木質素將使水源地水質的濁度、色度受到嚴重影響。由于食用菌渣中含多有種糖類、有機酸類、酶和生物活性物質，蛋白質、纖維素和氨基酸等多種營養(yǎng)物質，進入水體極易造成水體中好氧細菌過度繁殖，使水體中溶解氧下降。同時水體富營養(yǎng)化又以磷為關鍵因素，而0.5千克菇渣中就含有3.6g磷，水體中磷含量大于0.01~0.02ppm即具備了水體富營養(yǎng)化的條件，一旦水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，將進一步加劇水生植物及動物死亡，導致水體惡化，甚至產(chǎn)生異味，水體生態(tài)環(huán)境將遭到嚴重破壞。

　　五、食用菌糠污染源解析

　　5.1、實驗方法

　　菌糠袋是散布水體周邊，如不加以清理，經(jīng)過幾個月甚至幾年的雨水浸泡沖刷，菌糠水溶物會全部溶出，將會造成不可恢復的水體水質污染。為了解菌糠對水體中污染物的貢獻值，在實驗室通過粉碎、超聲和加溫的方式，使菌糠加快釋放析出過程，實驗方案如圖2，設計實驗如下：

　　隨機取3袋菌糠(來自牡丹經(jīng)周邊地區(qū))，用碎機粉碎后過20目篩得到菌末，分別取3份20克菌末，三份菌末分別放在1L燒杯內(nèi)做平行實驗，同時放入1L蒸餾水，在恒溫磁力攪拌器上控水溫在30度(模仿自然環(huán)境的最高溫度)，10天后三個燒杯分別超聲20分鐘，50天后取出水樣分析測定各指標，如表1。

　　5.2、實驗結果分析

　　圖3為20g菌糠末溶于水后的顏色狀態(tài)，a為剛剛溶于水后的顏色為淺黃色(未超聲加溫)，b為50天后顏色狀態(tài)為深棕色(經(jīng)過超聲和加溫)。

　　實驗用食用菌的培養(yǎng)料主要以木屑、農(nóng)作物秸稈、麥麩為主，栽培過程中會接種食用菌，食用菌采收之后，廢菌棒多數(shù)被鏈孢、綠色木霉、黑曲霉、酵母菌、細菌等，變得更加疏松柔軟，在菌絲生長過程中經(jīng)過多種微生物作用后，培養(yǎng)料中的纖維素、半纖維素和木質均被不同程度降解，通過酶解作用產(chǎn)生了中間代謝產(chǎn)物微量酚性物、少量生物堿、黃酮及其貳類，還含有肌酸、多膚、皂試植物幽醇及三菇皂貳、醌類化合物，以及豐富的氨基酸、多糖及鐵、鈣、鋅和鎂等微量元素。

　　20g菌糠溶于1L蒸餾水后，經(jīng)過圖2的實驗過程后，測定如表1所列的26項檢測指標，可見隨機抽取的3個菌糠袋析出物濃度略有差別，分析結果如下：

　　1)菌糠溶液水后，呈弱堿性，20g/L的菌糠色度可達到10,000。有機物指標高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、COD濃度較高，BOD5/CODCr較低，可見菌糠溶出大量難降解有機物。

　　2)化學性指標如硝酸鹽、硫酸鹽、氨氮、總磷、總氮、氯化物、硫化物、重金屬元素鐵、錳、鋁、鋅、銅、鎘、鉛均有溶出。

　　3)重金屬元素六價鉻、砷、汞溶出濃度低于檢出限，氰化物、揮發(fā)酚溶出濃度低于檢出限，視為對環(huán)境不影響。

　　5.3、菌糠析出污染物總量核算

　　假設某地每年生產(chǎn)830萬袋食用菌，每袋產(chǎn)生的食用菌渣數(shù)量為0.6公斤計，菌糠量約5000噸，結合實驗室模擬20g菌糠溶于1L蒸餾水后溶出的污染物濃度(表1)，核算得出菌糠溶出的污染物總貢獻值如表2所示。

　　5.4、食用菌菌糠對水污染的影響由以上實驗數(shù)據(jù)分析得出，菌糠如果長時間浸泡在的水體中，水體的濁度、色度必將受到嚴重影響。COD、硝酸鹽、總磷、鐵、錳等多種物質進入水體，極易造成水體中好氧細菌過度繁殖，使水體中溶解氧下降。一旦水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，將進一步加劇水生植物及動物死亡，導致水體惡化，甚至產(chǎn)生異味，金屬元素將逐漸富集到生物體內(nèi)。

　　六、污染防治措施

　　從以上實驗分析可知，食用菌糠作為廢棄物會對周邊環(huán)境造成嚴重危害，政府應起到集中管理和疏導作用，進一步開發(fā)菌糠資源化利用途徑。

　　1)建設菌糠袋集中收集存放場所食用菌加工是農(nóng)民的主要經(jīng)濟來源，地方政府應根據(jù)轄區(qū)內(nèi)行政村的地理位置及食用菌產(chǎn)量加快建設食用菌加工產(chǎn)業(yè)園區(qū)，積極引導農(nóng)民進入園區(qū)集約化經(jīng)營。食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)中的廢棄食用菌袋集中收集堆放點進行地面硬化、加裝圍網(wǎng)及降塵設施，并購置裝卸、運輸車輛，形成全面覆蓋各行政村的食用菌渣袋收集、運輸網(wǎng)絡，做到100%的收集處理。徹底解決菌糠袋隨意堆存的問題，消除菌糠袋對環(huán)境的影響。

　　2)開發(fā)菌糠再利用途徑當?shù)禺a(chǎn)生的菌渣可以在政府的主導下，聯(lián)合當?shù)仄髽I(yè)，用作飼養(yǎng)、肥料、食用菌的二次栽培培養(yǎng)基、園藝栽培、生物制劑等方面，進行菌糠資源再利用。當?shù)禺a(chǎn)生的菌渣可以在政府的主導下，依托生物有機肥項目進行菌糠資源再利用。

　　3)已有污染地區(qū)需盡快治理對于已經(jīng)散亂堆放的菌糠袋盡快進行清理，避免菌糠袋長期浸泡后釋放污染物，從源頭上根除對環(huán)境生態(tài)的危害。(來源：綏芬河中環(huán)水務有限公司;東北林業(yè)大學)