绿色充氮气调储粮技术：一项革命性的储粮新技术

随着科学技术进步和人民群众生活水平的提高，广大消费者越来越关注粮食质量和食品安全，对绿色食品的需求不断增加，也增强了对环境的保护意识，使得具有绿色环保概念的产品越来越受到消费者的关注。
    一、当前粮食储藏存在的主要问题
    在上世纪初，自从西方国家发现了部分化学药剂可以用于储粮杀虫以来，以磷化氢、氯化苦、溴甲烷为代表的常规化学杀虫药剂在粮食的杀虫、抑霉等方面得到了广泛应用，取得了良好的杀虫效果，一度成为粮食仓储工作的“杀手锏”，但是100多年过去了，由于磷化氢等储粮化学药剂在各国被广泛使用，导致了储粮害虫产生了十分严重的抗药性，在全世界范围内出现了如锈赤扁谷盗、书虱、螨类等“杀”不死的储粮害虫，特别是在发展中国家滥用储粮化学药剂现象十分普遍，储粮害虫抗药性提高导致上述储粮杀虫剂基本“失效”，给粮食储藏造成了惊人的损失。
    储粮化学杀虫药剂对粮食及环境造成的污染也是众所周知的，首先，在进行粮食杀虫作业时，通常是粮库保管员佩戴防毒面具将磷化氢、氯化苦、溴甲烷等药剂导入密闭粮堆内，使其达到害虫致死浓度并维持熏蒸3-10天，然后由保管员入仓检查确储粮害虫全部死亡后，才能进行排毒散气，粮食进入销售环节，在此过程中杀虫剂对粮食造成了污染，粮库保管员由于常年从事粮食熏蒸作业吸入大量毒气而导致严重的职业病。其次是在粮食熏蒸作业进行排毒散气及处理药物残渣时对大气环境、土壤、水源又造成了二次污染。此外，在工业化生产上述储粮化学杀虫药剂时对生产工人身体健康及环境的破坏更为严重，一般不为外人所知。尽管使用储粮化学杀虫药剂存在种种弊端，但其杀虫成本却不低，目前已达到0.9元～2.0元/吨•年，并随着药剂费用、人工成本的提高而增加。
    世界粮农组织要求各成员国在二十一世纪逐步减少直至全部禁止在粮食储藏过程中使用化学药剂，提倡开展绿色储粮，减少化学药剂对储粮和环境的污染，以达到最大限度保持粮食品质、满足广大消费者对绿色食品日益增长需要的目的。
    二、几种主要的粮食储藏和杀虫模式
    当世界各国的科学家意识到常规化学药剂储粮技术的局限性后，粮食储藏技术也从常规化学药剂储粮方式逐步向气调、低温、物理和生物综合防治等绿色储粮方向发展，主要有以下几个方面：
    1、储粮害虫物理防治技术：其杀虫原理是采用物理的方法作用于害虫有机体，从而导致储粮害虫死亡。如红外线杀虫、微波杀虫、放射线杀虫、激光杀虫、高频电热杀虫等电磁杀虫技术，然而上述这几种高科技电磁杀虫技术目前仅限于实验室或小规模粮食杀虫使用，而且成本奇高，不适合大规模储粮应用。
    2、储粮害虫生物防治方法技术：其杀虫原理是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治方法，如利用害虫天敌以虫治虫、利用病原微生物以菌治虫、利用性激素诱杀害虫、利用内激素干扰昆虫正常生长、发育和繁殖等。但是这种以虫治虫或以菌治虫的方法其局限性是明显的：主要是杀虫不彻底，而且培养害虫天敌、微生物或提取激素成本很高，在短期内无法用于大规模储粮。
    3、储粮害虫习性防治方法：其杀虫原理是根据储粮害虫的趋光、趋高等生活习性而设置的防治方法，如粮堆压盖防治、粮堆移顶防治、趋光习性诱杀等。储粮害虫习性防治方法古已有之，并被广泛应用，其缺点是治标不治本，仅适合农户少量储粮使用。
    4、低温储粮技术：其原理是根据储粮害虫在低温环境下基本不危害粮食和繁殖后代的特点，借助自然低温或人工制冷方式使粮仓内粮食保持在一定的温度下，可有效抑制粮堆储粮害虫及各种微生物的活动，以达到最大限度减少虫害损失、保持粮食品质，延缓储粮陈化速度的目的，是一种较好的绿色储粮技术。但是仅适合于常年平均温度较低的地区使用，该技术对高温高湿地区的粮库应用范围受限。
    5、二氧化碳储粮技术：其原理是向粮堆充入高纯度二氧化碳气体，并维持一定的致死浓度（35%以上），使储粮害虫吸入二氧化碳气体中毒死亡，具有较好的杀虫效果，该技术的缺点是二氧化碳气源不易取得，而且对人体有剧毒、操作安全性差，二氧化碳的使用和排放不符合当今国际倡导绿色环保发展趋势。
    三、革命性的储粮新技术——绿色充氮气调储粮技术
    绿色充氮气调储粮技术是中储粮广西分公司及辖区直属库发明并成功大规模推广应用于粮库储粮的储粮新技术，氮气具有优良的物理和化学特性：氮气（N2）的原子量是14，通常以气体分子的形式存在，氮气广泛存在于自然界的空气中，它在地球的蕴藏量十分巨大，氮气对人体无毒、无害，在常温下，氮气是一种不与任何物质发生化学反应的惰性气体，我们日常呼吸的空气中就有78.1%是氮气，氮气具有绿色、安全、无公害等优良特性。将氮气这种取之不尽、用之不竭的自然物质作为粮食的气调储藏介质是意义重大的。绿色充氮气调储粮技术的基本原理是向粮堆充入浓度为99.5%的高纯度氮气，通过使用专用设备把粮仓内的氧气置换出来，使储粮环境长期保持高氮浓度（96%以上）、低氧浓度（4%以下）或绝氧状态，在此气体浓度下将导致储粮害虫缺氧窒息死亡，并具有抑制霉菌繁殖作用，从而达到保持粮食品质，确保粮食安全储存的目的。通过人为调节改变密闭粮堆中的氮气和氧气的气体成份，使储粮环境长期保持低氧（4%以下）或绝氧状态，氮气并不能直接杀死，它的杀虫原理是通过充入氮气导致粮堆缺氧，储粮害虫在缺氧环境下无法正常呼吸而窒息死亡，此外缺氧环境还具有抑制霉菌繁殖、粮食呼吸旺盛的作用，对保持粮食品质，确保粮食安全储存有显著效果。绿色充氮气调储粮技术是一种集杀虫、抑霉、保鲜、储藏、安全、绿色环保等优点于一身、并易于实施的绿色储粮方法。
    从2006年起，中储粮广西分公司辖区各直属库开始对绿色充氮气调储粮技术进行专项研究，分公司对该项技术的研究及推广应用十分重视，并在技术上给予具体指导，经过粮库工程技术人员认真研究、刻苦攻关，终于在氮气来源（制氮机）、粮堆氧气置换、仓房气密性改造、气体检测及安全操作防护等阻碍绿色充氮气调储粮技术推广应用的一系列关键技术难题上取得了突破性进展，进行绿色充氮气调储粮技术实仓试验和推广应用研究并取得了成功, 在世界上率先实现绿色充氮储粮技术大规模生产推广应用，使广西辖区直属库实现绿色充氮气调储粮率达100%，代储库达30%以上。辖区内实行充氮气调储粮粮食的数量常年达80万吨以上，绿色充氮气调储粮技术的吨粮成本仅为0.5元/吨•年，比使用储粮化学药剂的成本还要低得多。
    随着绿色充氮气调储粮技术应用研究的深入，该项技术的优点及潜力也进一步显示出来，充入高纯度氮气在粮堆内形成一个高氮低氧的储藏环境后，不仅导致储粮害虫因缺氧很快因窒息死亡，有效地抑制储粮微生物生长繁殖。而且对第一食性的储粮害虫如谷蠹、玉米象等有良好的防治效果，虫害死亡率为100%；对于一些公认的、抗药性高且难以防治的第二食性储粮害虫如锈赤扁谷盗、赤拟谷盗、锯谷盗、书虱、螨类等具有独特的杀虫效果,虫害死亡率为100%，杀虫效果远远超出预期效果，究其原因就是任何动物都必须依靠氧气才能生存，储粮害虫在这种高氮低氧恶劣环境条件下根本无法生存、繁殖。采取绿色充氮气调储粮技术防治储粮害虫是灭绝式的，它可以把第一代、第二代、第三代的成虫、蛹、卵全部杀死。而采用储粮化学药剂防治害虫则无法以达到这样的效果。此外，绿色充氮气调储粮技术具有改善粮食的储藏品质和保鲜作用，稻谷、玉米、小麦等谷物及油脂、油料在高氮低氧环境条件下储藏，粮粒内的脂肪因缺氧而减缓其氧化的进程，反映粮食储藏品质指标的脂肪酸值上升极为缓慢，有利于提高储备粮的宜存率、节省轮换费用。
    作为目前世界上最大的粮食仓储企业—中国储备粮管理总公司从2008年开始在长江以南地区的广西、广州、福建、浙江、江西、安徽、湖南、湖北、江苏、成都10个分公司部分直属库开展了以推广绿色充氮气调储粮技术为主的、总规模为10亿斤的《现代气调控温储粮技术》示范，取得良好效果。2009、2010、2011年总公司将绿色充氮气调储粮技术向北、向西推进，增加了河南、北京、西安、云南、油脂公司共90个直属库继续开展绿色充氮气调储粮，储粮规模达700万吨以上，我国的绿色充氮气调储粮技术处于世界领先水平。
    四、绿色充氮气调储粮技术向自动化、智能化方向发展
    为了解决粮库早期充氮气调储粮手动控制充氮效率低、错误操作多等问题， 广西科技公司2009年自主研发了《绿色充氮气调储粮智能控制管理系统》，可以通过局域网、公司网、移动通信网络使用台式电脑、笔记本电脑、手机对该系统进行智能控制，其优点是：具有一键自动完成粮食充氮、自动检测仓内氮气浓度、以手机短信的方式向管理人员报告充氮进程、氮气浓度或故障报警等信息，实现充氮作业智能化，节省人力资源。一个5至10万吨存粮的粮库仅需一名保管员即可完成全库的充氮储粮工作，操作简单，对操作人员专业要求不高。保管员经过简单培训合格后即可上岗操作。可提高工作效率3至5倍，减少充氮储粮成本15至20%左右。平房仓、浅圆仓、油罐等储粮储油设施均可适用。该系统把我国的绿色充氮气调储粮技术提高到了一个新水平，是一种“仅需要一台计算机或一台手机就能全面管好管住储备粮的先进智能自动化控制技术”。2010年11月，该项目通过了中国储备粮管理总公司技术鉴定验收，验收专家组一致认为：该系统填补了我国气调储粮充氮智能控制领域的空白，达到了该领域国际领先水平，具有较高的推广应用价值。并正式申报为国家专利产品。
    五、绿色充氮气调储粮技术具有广阔的市场应用前景
    绿色充氮气调储粮技术目前被广泛应用在我国中央储备粮库和地方粮食储备库，应用仓房有平房仓、浅圆仓、油罐，储藏对象从稻谷、小麦、玉米、大豆等原粮，发展到大米、面粉等成品粮，2011年又发明了粮食露天堆垛充氮储粮技术，不仅成本低廉而且具有良好的杀虫和储粮效果，该项技术将把绿色充氮气调储粮技术的应用范围又往前推进了一大步，我国绿色充氮气调储粮的数量和质量将会有大幅度的增长。此外，《绿色充氮气调储粮智能控制管理系统》也可直接应用到烟草、中药材、土产、图书馆、集市仓库等民用仓储行业，因为这些行业一直以来都在使用化学杀虫剂进行杀虫，对储藏物和环境造成了严重的污染，在图书馆、集市仓库等人员密集的场所进熏蒸杀虫还会造成人员中毒等安全问题。因此，以氮气为储藏介质的氮气储藏技术将具有广阔的市场推广及应用前景。
    2008年9月我国在成都召开的第8届国际储藏物气调与熏蒸大会上，中储粮总公司在绿色充氮气调储粮技术推广应用方面的突出成果得到了高度评价，广西科技公司代表作了题为《 充氮气调储粮技术实仓试验及推广应用研究报告》的发言，进一步揭示了氮气储粮技术具有杀虫、保鲜双重功效的优良储藏特性，这种优良特性是目前已知所有储粮化学药剂及技术所不具备的优势引起了世界各国与会代表的广泛关注，绿色充氮气调储粮技术被称为“粮食储藏技术上的又一次革命”，又被称为“仅需要空气和电就能对储藏物进行杀虫、保鲜、储藏的先进绿色储藏技术”。绿色充氮气调储粮技术对世界粮食绿色储藏起到了革命性的作用，对其他仓储行业将产生重大而深远的影响。（作者：周健生、罗飞天）

2011-09-29