摘要:
我国食用菌生产量巨大，但菌渣的利用率低，废弃菌渣造成了很严重的环境污染。本文分析了废弃菌糠袋的成分及对周边土壤和水体水质的影响。在实验室对菌糠破碎、加温、超声处理后，确定了菌糠溶于水后呈弱碱性，会溶出大量难降解有机物，使水体色度增加。其他化学性指标如硝酸盐、总磷、总氮、重金属元素铁、锰等均有大量溶出，并提出了菌糠的污染防治措施。
Abstract:
The production of edible fungi is huge in our country, but the utilization rate of mushroom dregs is lower, waste mushroom dregs cause serious environmental pollution. This article analyzes the composition of waste mushroom bran bags and its effect on surrounding soil and water quality. After breaking, heating and ultrasonic treatment of mushroom bran in laboratory, it was determined that the water solution of mushroom bran is weakly alkaline, and would precipitated a large number of refractory organics, made the colourity of the water increase. Accounting the total pollutants, the precipitation of mushroom bran, such as nitrate, total phosphorus (TP), total nitrogen (TN), heavy metal elements such as iron, manganese element have a large number of solubilise , and the paper is proposed the pollution control measures of mushroom bran.
1. 引言
菌糠又叫菌渣，是利用秸秆、木屑等原料进行食用菌代料栽培，收货后的培养基剩余物，俗称食用菌栽培废料、菌渣或余料；是食用菌菌丝残体及经食用菌酶解，结构发生质变的粗纤维等成分的复合物 [1]。我国食用菌生产量位于世间前列，年产量在1200万吨以上，年产菌糠总量不少于900万吨。如此规模的菌栽培废料对环境造成了巨大的压力。尤其是菌糠袋破碎后，散落的菌糠随地表径流进入水体，长时间浸泡在水中析出的大量难降解有机物以及重金属元素会对水环境造成严重污染 [2]，因此，大力开发菌糠资源化综合利用途径，产生较好的环境效益是目前需要重视解决的问题。
2. 菌渣成分
菌渣的成分主要与培养料相关，由于南北所适合栽培的品种不同及主要农作物废料的差异，不同地区所选用的食用菌栽培原料也各有差异。黑龙江等东北地区主要以木屑、农作物秸秆等为主要配料。栽培完食用菌后配料布满菌丝，变得更加疏松柔软，主要是经过多种微生物作用后，纤维素、半纤维素和木质均被不同程度降解。
在食用菌采收之后，有大量的菌丝体和有益菌留在了菌棒上，并且在菌丝生长过程中通过酶解作用产生了多种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质。菌渣中含有丰富的蛋白质、纤维素和氨基酸等。
如蘑菇渣中除了含有大量的菌丝体、蛋白质外，还含有铁、钙、锌、镁等微量元素，据测定：每0.5千克菇渣中含钙10.86 g、磷3.6 g、钾4.04 g、钠8.7 g、铜0.0049 g、镁1.58 g、铁0.69 g、锌0.06 g、锰0.0774 g。营养成分含量丰富，处置不当不仅造成资源浪费，同时对周边环境会造成严重污染 [3] [4]。
3. 食用菌渣袋再利用
目前资源化处理食用菌菌渣的主要方法包括循环利用、肥料化利用、饲料化利用、基质化利用以及能源化利用等 [5] [6] [7]。杨霞等人探究了菌渣代替树皮对霍山石斛栽培的可行性，研究发现菌渣可以部分替代树皮栽培石斛 [8]。张洁娣等人利用食用菌菌渣饲养锹甲科环锹属鸡冠细身赤锹形虫幼虫，结果表明白木耳菌渣可作为人工饲料饲养鸡冠细身赤锹形虫幼虫，可实现食用菌菌渣的二次利用 [9]。
目前对食用菌副产物的资源化利用研究大多集中在单个领域，缺乏行业间的衔接与结合，副产物难以得到整体有效的综合利用。探索食用菌渣按照循环农业的理念，发展多级利用、循环生产模式可使食用菌产业更具竞争力，食用菌业副产物循环利用模式以食用菌业作为纽带，连接种植业和养殖业，从而实现农业废弃物资源的高效循环利用 [10]。根据上诉方法的可行性，在政府的主导下，联合当地企业因地适宜的对废弃食用菌菌渣进行二次或多次利用，可以减轻当地环境压力，并使经济效益最大化。
4. 食用菌渣袋对环境的影响
菌渣对环境生态的影响研究较少，楼子墨 [11] 等选取杏鲍菇菌糠、平菇菌糠、菌糠有机肥作为样品，研究了菌糠的重金属环境风险评估及淋溶状态下对环境可能的影响，结果表明，氮、磷、有机物均有淋出趋势，随意堆放易引起水体富营养化。程志强 [12] 等分析了废弃黑木耳菌糠理化性质及环境影响分析，结果认为，废弃黑木耳菌糠呈酸性，一般木耳食用菌的种植都在靠近水源的地方，淋溶出金属离子将进入地下水或附近的水域。
废弃食用菌渣袋占用了大量的土地面积，严重侵蚀了有限的耕地资源。包裹在废弃食用菌渣袋外侧的聚乙烯薄膜在堆存一定时间或在外力的作用下极易破碎与菌渣剥离，图1为耕地和水体周边的菌渣袋，可见在环境中会形成白色污染。不仅影响自然景观，产生“视觉污染”，而且难以降解，对生态环境还会造成潜在危害，如：混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；增塑剂和添加剂的渗出会导致地下水污染；混入城市垃圾一同焚烧会产生有害气体，污染空气，损害人体健康，填埋处理将会长期占用土地。
Figure 1. Pile of edible fungi bags in cultivated land and around water body
图1. 堆存在耕地中和水体周边的废弃食用菌渣袋
在丰水期水体周边的食用菌渣袋易在地表径流的作用下，成为水体的主要污染源。如此众多数量的菌渣如果长时间浸泡在水体中，菌渣中浸出的木质素将使水源地水质的浊度、色度受到严重影响。由于食用菌渣中含多有种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质，蛋白质、纤维素和氨基酸等多种营养物质，进入水体极易造成水体中好氧细菌过度繁殖，使水体中溶解氧下降。同时水体富营养化又以磷为关键因素，而0.5千克菇渣中就含有3.6 g磷，水体中磷含量大于0.01~0.02 ppm即具备了水体富营养化的条件，一旦水体出现富营养化，将进一步加剧水生植物及动物死亡，导致水体恶化，甚至产生异味，水体生态环境将遭到严重破坏。
5. 食用菌糠污染源解析
5.1. 实验方法
菌糠袋是散布水体周边，如不加以清理，经过几个月甚至几年的雨水浸泡冲刷，菌糠水溶物会全部溶出，将会造成不可恢复的水体水质污染。为了解菌糠对水体中污染物的贡献值，在实验室通过粉碎、超声和加温的方式，使菌糠加快释放析出过程，实验方案如图2，设计实验如下：
随机取3袋菌糠(来自牡丹经周边地区)，用碎机粉碎后过20目筛得到菌末，分别取3份20克菌末，三份菌末分别放在1L烧杯内做平行实验，同时放入1 L蒸馏水，在恒温磁力搅拌器上控水温在30度(模仿自然环境的最高温度)，10天后三个烧杯分别超声20分钟，50天后取出水样分析测定各指标，如表1。
Figure 2. Technical scheme for edible fungi dispersed in water
图2. 菌糠溶于水实验技术方案
Table 1. Analysis of indicators of edible fungi water solution after 50 days
表1. 菌糠浸水50天后水样各指标分析
注：测定方法为国标法，−表示低于检出限。
5.2. 实验结果分析
图3为20 g菌糠末溶于水后的颜色状态，a为刚刚溶于水后的颜色为浅黄色(未超声加温)，b为50天后颜色状态为深棕色(经过超声和加温)。
实验用食用菌的培养料主要以木屑、农作物秸秆、麦麸为主，栽培过程中会接种食用菌，食用菌采收之后，废菌棒多数被链孢、绿色木霉、黑曲霉、酵母菌、细菌等 [2]，变得更加疏松柔软，在菌丝生长过程中经过多种微生物作用后，培养料中的纤维素、半纤维素和木质均被不同程度降解，通过酶解作用产生了中间代谢产物微量酚性物、少量生物碱、黄酮及其贰类，还含有肌酸、多肤、皂试植物幽醇及三菇皂贰、醌类化合物，以及丰富的氨基酸、多糖及铁、钙、锌和镁等微量元素。
(a) 0天 
(b) 50天
Figure 3. Chromaticity contrast of edible fungi dispersed in water
图3. 菌糠溶于水的色度对比
20 g菌糠溶于1L蒸馏水后，经过图2的实验过程后，测定如表1所列的26项检测指标，可见随机抽取的3个菌糠袋析出物浓度略有差别，分析结果如下：
1) 菌糠溶液水后，呈弱碱性，20 g/L的菌糠色度可达到10,000。有机物指标高锰酸盐指数、五日生化需氧量、COD浓度较高，BOD5/CODCr较低，可见菌糠溶出大量难降解有机物。
2) 化学性指标如硝酸盐、硫酸盐、氨氮、总磷、总氮、氯化物、硫化物、重金属元素铁、锰、铝、锌、铜、镉、铅均有溶出。
3) 重金属元素六价铬、砷、汞溶出浓度低于检出限，氰化物、挥发酚溶出浓度低于检出限，视为对环境不影响。
5.3. 菌糠析出污染物总量核算
假设某地每年生产830万袋食用菌，每袋产生的食用菌渣数量为0.6公斤计，菌糠量约5000吨，结合实验室模拟20 g菌糠溶于1L蒸馏水后溶出的污染物浓度(表1)，核算得出菌糠溶出的污染物总贡献值如表2所示。
Table 2. Total contribution value of dissolved pollutants from 5000 tons of edible fungi
表2. 5000吨菌糠溶出污染物总贡献值
5.4. 食用菌菌糠对水污染的影响
由以上实验数据分析得出，菌糠如果长时间浸泡在的水体中，水体的浊度、色度必将受到严重影响。COD、硝酸盐、总磷、铁、锰等多种物质进入水体，极易造成水体中好氧细菌过度繁殖，使水体中溶解氧下降。一旦水体出现富营养化，将进一步加剧水生植物及动物死亡，导致水体恶化，甚至产生异味，金属元素将逐渐富集到生物体内。
6. 污染防治措施
从以上实验分析可知，食用菌糠作为废弃物会对周边环境造成严重危害，政府应起到集中管理和疏导作用，进一步开发菌糠资源化利用途径。
1) 建设菌糠袋集中收集存放场所
食用菌加工是农民的主要经济来源，地方政府应根据辖区内行政村的地理位置及食用菌产量加快建设食用菌加工产业园区，积极引导农民进入园区集约化经营。食用菌产业园区中的废弃食用菌袋集中收集堆放点进行地面硬化、加装围网及降尘设施，并购置装卸、运输车辆，形成全面覆盖各行政村的食用菌渣袋收集、运输网络，做到100%的收集处理。彻底解决菌糠袋随意堆存的问题，消除菌糠袋对环境的影响。
2) 开发菌糠再利用途径
当地产生的菌渣可以在政府的主导下，联合当地企业，用作饲养、肥料、食用菌的二次栽培培养基、园艺栽培、生物制剂等方面，进行菌糠资源再利用。当地产生的菌渣可以在政府的主导下，依托生物有机肥项目进行菌糠资源再利用。
3) 已有污染地区需尽快治理
对于已经散乱堆放的菌糠袋尽快进行清理，避免菌糠袋长期浸泡后释放污染物，从源头上根除对环境生态的危害。
NOTES
*通讯作者。