中药渣在环境中的资源化利用初探
邓红艳+陈丽+李文斌+何海霞+曾丹+杨登琴+雷刚刚+廖运文
摘要：中药渣是一种重要的有机废弃物，其资源化利用对于保护环境和资源的集约利用具有重要意义。本文系统分析了我国中药渣在环境领域的利用现状，分别从中药渣在农业生产、处理废水以及再利用等方面的循环利用状况进行了分析和探讨，以期为今后中药渣资源化利用提供参考。
关键词：中药渣；环境；资源化利用
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0006-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.003
Preliminary study on the resource utilization of Chinese Medicine residue in the environment
Deng Hongyan， Chen Li， Li Wenbin， He Haixia， Zeng Dan， Yang Dengqin，Lei Ganggang， Liao Yunwen
（College of Environmental Science and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Chinese medicine residue is an important organic waste， and its resource utilization is of great significance for the protection of the environment and intensive utilization of resources. This paper analyzed the utilization situation of Chinese medicine residue in the field of environment from the part of agricultural production， wastewater treatment and reuse systematically， so that it can provide a reference for make use of Chinese medicine residue resource in the future .
Key words： Chinese medicine residue； Environment； Resource utilization
近年來，由于城市化进程的加快和环境问题的日益增多，人们愈来愈关注健康问题。而中药由于其本身具有的治疗疾病范围广、副作用小等优点，其开发利用量呈逐年增加趋势，最新的调查统计数据显示，目前全国中药渣的排放量已高达6000 万～7000 万t/a。与此同时，产生了大量的中药渣，粗放式的处理（焚烧、堆放和填埋等）给环境带来了极大污染，为此如何有效利用中药渣，减少对环境的危害，使其变废为宝成为广大科研工作者的研究热点[1]。
中药渣含有丰富的多糖类、纤维素、维生素和粗蛋白等有机物以及微量元素等成分，利用这些成分，将中药渣变废为宝，已经取得一定成效。在结合中药渣利用的大量相关文献基础上，本文将从中药渣在环境中的资源化利用为主线，综述目前中药渣变废为宝的最新研究进展，为中药渣的处理与综合利用指明方向。
1 用做堆肥及栽培基质
中药渣往往含有大量的有机质氮、磷和钾等微量元素，在适宜的温度和pH等环境条件下，通过自然界中的微生物使其发酵且腐熟后，能够产生一种优质的有机肥和栽培基质。由中药渣制成的肥料和基质具有促进植物茁壮成长、改善根系微环境和增强抗病性等诸多优点，使之与普通肥料和基质相比，有着显著的优越性。研究表明，中药渣堆肥与无机肥配合施用能够使当归在生长后期根系变长、增粗，增加当归产量[2]。将中药渣加入基质堆肥后，有助于植物幼苗的成长，提高出苗率，增加蔬菜产量等，因此其对植物生长发育、光合特性和品质均具有积极地影响[3-5]。
2 处理重金属废水
近年来，在废水处理领域中，利用中药渣作为吸附剂处理重金属污染废水，具有很大的研究空间。利用中药渣制得香橼活性炭、桂枝活性炭和板蓝根活性炭，它们表面均存在大量的孔结构，对头孢拉定有较强的吸附作用[6-7]。在碱性条件下，用NaClO氧化的改性板蓝根药渣对水中重金属Pb2+具有很好的吸附效果，为处理废水中Pb2+提供了一条可行的途径[8]。此外，中药渣和麦麸混合制备的生物吸附剂可以吸附矿山酸性废水中Cu 2+，柴胡药渣对Zn 2+的吸附速率非常快，化学吸附是限速的关键[9-10]。
3 产生清洁能源
在中药中，植物药占比很高，多达87%以上。中药提取的有效成分是植物在次生代谢过程中所积累的生物碱、苯丙素、甾类等痕量生物质，故中药渣中包含较多的植物在初级代谢过程所积累的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、核酸等生物高分子[11-12]，利用这些生物质在合适的技术下，可以产生清洁能源，变废为宝的同时大大减少了中药企业产生的固体废弃物的量，具有经济、环境和社会三方面的综合效益。
习彦花等[13-14]利用全混式厌氧反应器，发酵人参、赤芍和桂皮等混合中药渣，得出中药渣可作为厌氧消化产沼气的原料。研究显示中药渣经催化裂解后，燃油产率最高达 34.26%[15]。张云飞等[16]分别采用固态和湿式2种发酵工艺，将天冬、防己和生地3种中药渣混合发酵，得出采用湿式发酵工艺的实验组产气率最高，共产沼气12810 mL。此外，以黄芪药渣为发酵原料，可以有效提高D2菌株的乙醇产量[17]，还可以从药渣中制取燃气和生物柴油[18]。
4 培育食用菌
利用中药渣栽培食用菌，不仅能够变废为宝，减少有机废弃物，而且与玉米芯、麦秸等常用的栽培基质相比，用中药渣栽培的食用菌产量高、成本低，有廣阔的市场前景。
研究表明，不同的药渣可以培育多种食用菌，如韩文清等[19]用银翘药渣、玉米芯等物质，培育出了毛头鬼伞；有人选取了以药渣为主料的6种基质配方，开展了杏鲍菇培育实验，结果表明当药渣为80%、木屑为10%、麸皮和玉米粉分别为7%和3%时，杏鲍菇的生产成本最低， 转化率达53.46%，优质品率为100%，很有市场竞争力[20]。
5 其他应用
近些年来，中药渣不断扩宽其应用领域，除了上述大家比较熟悉的应用以外，其还可用于配合其他药物临床治疗比较浅显的疾病、造纸和生产食用醋等，为中药渣变废为宝提供了新途径。
袁琳等[21]研究了香茶菜药渣用作造纸浆的性能，结果表明，中药香茶菜药渣可以用做制浆造纸原料，但其性能略低于常用造纸纤维原料。总体来说，从废弃物利用的角度看，香茶菜药渣是一种变废为宝的新途径。采用超临界CO2分级萃取红花药渣，红花挥发油萃取率可达2.74%，红色素相对收率达69.88%[22]。此外，运用半固态发酵法，将白酒厂酒糟和灵芝药渣生产出具有灵芝药效的保健功能型食醋，实现变废为宝[23]。
6 展望
随着中药渣产量逐年增大，其综合利用变废为宝，越来越受到关注。但是在处理过程中，有些问题不容忽视。首先，中药渣成分非常复杂，含有植物药、动物药与矿物药等多种残渣，其中有的成分有毒，有的经混合后可能产生毒性，进一步加大了处理难度，建议分类处理。其次，在处理过程中，也有可能产生新的污染物，或者形成复合污染物，建议处理中每个工艺考虑清洁生产。最后，中药渣利用大部分都尚在理论实验阶段，对于大规模工艺利用的可行性还有待进一步探讨。
参考文献
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[3]杜龙龙，马玉奎，陈飞等.以中药渣堆肥为肥源对黄瓜基质育苗的影响[J].北方园艺， 2015， （6）： 161-164.
[4]王虹， 徐刚， 高文瑞等. 中药渣有机基质配比对辣椒生长及产量、品质的影响[J]. 江苏农业学报， 2009， 25（6）： 1301-1304.
[5]吴涛， 晋艳， 杨宇虹等. 药渣及秸秆替代基质中草炭进行烤烟漂浮育苗研究初报[J]. 中国农学通报， 2007， 23（1）： 305-309.
[6] 郑照强， 夏洪应， 彭金辉等. 响应曲面法优化废弃五倍子药渣制取活性炭的研究[J]. 环境污染与防治， 2013， 35（3）： 5-9.
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[8] 白鹭， 吴春英， 谷风. 改性板蓝根药渣对铅离子吸附性能研究[J]. 湖北农业科学， 2015， 54（24）： 6219-6222.
[9] 陈月芳， 曹丽霞， 林海等. 中药渣和麦麸对模拟矿山酸性废水中Cu2+的吸附[J]. 中国有色金属学报， 2013， 23（6）： 1775-1782.
[10] 代群威， 王岩， 赵玉连等. 柴胡药渣对锌离子的吸附动力学特性[J]. 科技导报， 2014， 32（21）： 21-25.
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[12] Bridgwater A V ， Meier D， Radlein D. An overview of fast pyrolysis of biomass[J].Organic Geochemistry， 1999， 30（12）： 1479-1493.
[13] 习彦花， 程辉彩， 崔冠慧等. 中药药渣沼气资源化利用技术初探[J]. 中成药， 2013， 35（6）： 1340-1343.
[14] 习彦花， 张丽萍， 崔冠慧等. 中药废水中丁酸梭菌CD-8的分离鉴定及产酸条件[J]. 生物技术， 2013， 23（6）： 96-100.
[15] 孟小燕， 于宏兵， 王攀等. 低碳经济视角下中药行业药渣催化裂解资源化研究[J]. 环境污染与防治， 2010， 32（6）： 32-35.
[16] 张云飞，陈璐，郭旭晶等. 中药渣微生物强化预处理效果及产气潜力[J]. 环境工程学报， 2014， 8（11）： 4925-4930.
[17] 张英， 郑清炼， 周裕权等. 融合菌株转化黄芪药渣生产乙醇的工艺[J]. 中成药， 2016， 38（6）： 1421-1424.
[18] 张锐， 刘建群， 舒积成等. 超声辅助提取美洲大蠊药渣残油及其制备生物柴油的研究[J]. 天然产物研究与开发， 2017， 29（1）： 114-119.
[19] 韩文清， 王建国， 何媛媛等. 银翘复方药渣发酵处理试栽毛头鬼伞及主要药物成分分析[J]. 北方园艺， 2017， （2）： 145-149.
[20] 佘红， 刘炳禄， 李富玉等. 中药药渣在杏鲍菇生产中的应用[J]. 山东农业科学， 2009， （6）： 50-51.
[21] 袁琳. 废弃植物纤维资源中药香茶菜药渣制浆造纸性能研究[D]. 杭州：浙江理工大学， 2010.
[22] 韩小金， 张荣， 毕继诚. 超临界CO2萃取红花药渣中挥发油和红色素[J]. 过程工程学报， 2009， 9（4）： 689-694.
[23] 廖湘萍， 奚邦敏. 利用白酒酒糟、灵芝药渣发酵生产食醋的研究[J]. 中国调味品， 2009， 34（11）： 81-83.
收稿日期：2018-01-02
基金项目：四川省教育厅项目（18ZB0576）
作者简介：邓红艳（1983-），女，讲师，博士，研究方向为土壤污染修复研究。
摘要：中药渣是一种重要的有机废弃物，其资源化利用对于保护环境和资源的集约利用具有重要意义。本文系统分析了我国中药渣在环境领域的利用现状，分别从中药渣在农业生产、处理废水以及再利用等方面的循环利用状况进行了分析和探讨，以期为今后中药渣资源化利用提供参考。
关键词：中药渣；环境；资源化利用
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0006-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.003
Preliminary study on the resource utilization of Chinese Medicine residue in the environment
Deng Hongyan， Chen Li， Li Wenbin， He Haixia， Zeng Dan， Yang Dengqin，Lei Ganggang， Liao Yunwen
（College of Environmental Science and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Chinese medicine residue is an important organic waste， and its resource utilization is of great significance for the protection of the environment and intensive utilization of resources. This paper analyzed the utilization situation of Chinese medicine residue in the field of environment from the part of agricultural production， wastewater treatment and reuse systematically， so that it can provide a reference for make use of Chinese medicine residue resource in the future .
Key words： Chinese medicine residue； Environment； Resource utilization
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中药渣含有丰富的多糖类、纤维素、维生素和粗蛋白等有机物以及微量元素等成分，利用这些成分，将中药渣变废为宝，已经取得一定成效。在结合中药渣利用的大量相关文献基础上，本文将从中药渣在环境中的资源化利用为主线，综述目前中药渣变废为宝的最新研究进展，为中药渣的处理与综合利用指明方向。
1 用做堆肥及栽培基质
中药渣往往含有大量的有机质氮、磷和钾等微量元素，在适宜的温度和pH等环境条件下，通过自然界中的微生物使其发酵且腐熟后，能够产生一种优质的有机肥和栽培基质。由中药渣制成的肥料和基质具有促进植物茁壮成长、改善根系微环境和增强抗病性等诸多优点，使之与普通肥料和基质相比，有着显著的优越性。研究表明，中药渣堆肥与无机肥配合施用能够使当归在生长后期根系变长、增粗，增加当归产量[2]。将中药渣加入基质堆肥后，有助于植物幼苗的成长，提高出苗率，增加蔬菜产量等，因此其对植物生长发育、光合特性和品质均具有积极地影响[3-5]。
2 处理重金属废水
近年来，在废水处理领域中，利用中药渣作为吸附剂处理重金属污染废水，具有很大的研究空间。利用中药渣制得香橼活性炭、桂枝活性炭和板蓝根活性炭，它们表面均存在大量的孔结构，对头孢拉定有较强的吸附作用[6-7]。在碱性条件下，用NaClO氧化的改性板蓝根药渣对水中重金属Pb2+具有很好的吸附效果，为处理废水中Pb2+提供了一条可行的途径[8]。此外，中药渣和麦麸混合制备的生物吸附剂可以吸附矿山酸性废水中Cu 2+，柴胡药渣对Zn 2+的吸附速率非常快，化学吸附是限速的关键[9-10]。
3 产生清洁能源
在中药中，植物药占比很高，多达87%以上。中药提取的有效成分是植物在次生代谢过程中所积累的生物碱、苯丙素、甾类等痕量生物质，故中药渣中包含较多的植物在初级代谢过程所积累的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、核酸等生物高分子[11-12]，利用这些生物质在合适的技术下，可以产生清洁能源，变废为宝的同时大大减少了中药企业产生的固体废弃物的量，具有经济、环境和社会三方面的综合效益。
习彦花等[13-14]利用全混式厌氧反应器，发酵人参、赤芍和桂皮等混合中药渣，得出中药渣可作为厌氧消化产沼气的原料。研究显示中药渣经催化裂解后，燃油产率最高达 34.26%[15]。张云飞等[16]分别采用固态和湿式2种发酵工艺，将天冬、防己和生地3种中药渣混合发酵，得出采用湿式发酵工艺的实验组产气率最高，共产沼气12810 mL。此外，以黄芪药渣为发酵原料，可以有效提高D2菌株的乙醇产量[17]，还可以从药渣中制取燃气和生物柴油[18]。
4 培育食用菌
利用中药渣栽培食用菌，不仅能够变废为宝，减少有机废弃物，而且与玉米芯、麦秸等常用的栽培基质相比，用中药渣栽培的食用菌产量高、成本低，有廣阔的市场前景。
研究表明，不同的药渣可以培育多种食用菌，如韩文清等[19]用银翘药渣、玉米芯等物质，培育出了毛头鬼伞；有人选取了以药渣为主料的6种基质配方，开展了杏鲍菇培育实验，结果表明当药渣为80%、木屑为10%、麸皮和玉米粉分别为7%和3%时，杏鲍菇的生产成本最低， 转化率达53.46%，优质品率为100%，很有市场竞争力[20]。
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袁琳等[21]研究了香茶菜药渣用作造纸浆的性能，结果表明，中药香茶菜药渣可以用做制浆造纸原料，但其性能略低于常用造纸纤维原料。总体来说，从废弃物利用的角度看，香茶菜药渣是一种变废为宝的新途径。采用超临界CO2分级萃取红花药渣，红花挥发油萃取率可达2.74%，红色素相对收率达69.88%[22]。此外，运用半固态发酵法，将白酒厂酒糟和灵芝药渣生产出具有灵芝药效的保健功能型食醋，实现变废为宝[23]。
6 展望
随着中药渣产量逐年增大，其综合利用变废为宝，越来越受到关注。但是在处理过程中，有些问题不容忽视。首先，中药渣成分非常复杂，含有植物药、动物药与矿物药等多种残渣，其中有的成分有毒，有的经混合后可能产生毒性，进一步加大了处理难度，建议分类处理。其次，在处理过程中，也有可能产生新的污染物，或者形成复合污染物，建议处理中每个工艺考虑清洁生产。最后，中药渣利用大部分都尚在理论实验阶段，对于大规模工艺利用的可行性还有待进一步探讨。
参考文献
[1] Guo T， Wang Y， Zhu Y L， et al. The reutilization of herbal residues[J]. Advanced Materials Research， 2013， 726-731： 2993-2996.
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收稿日期：2018-01-02
基金项目：四川省教育厅项目（18ZB0576）
作者简介：邓红艳（1983-），女，讲师，博士，研究方向为土壤污染修复研究。
