综述：解构畜禽粪便消化器和沼气的争议

《Current Environmental Health Reports》：Deconstructing the Livestock Manure Digester and Biogas Controversy

这篇综述深入剖析了畜禽粪便厌氧消化器（Anaerobic Digester）这一备受争议的技术。文章指出，尽管该技术被宣传为一种气候解决方案，能减少甲烷（CH4）排放和异味，但其仅能解决畜牧业温室气体（GHG）排放的一小部分，并可能加剧或引入新的职业与社区健康风险（如氨（NH3）排放、病原体传播、沼气燃烧污染）。经济上，其可行性严重依赖政府补贴和碳信用（如LCFS）市场，且可能进一步巩固工业化动物农业（CAFOs）这一对环境和环境公正（Environmental Justice）已造成损害的产业。基于现有证据，作者认为不应将粪便消化器推广为粪便管理和能源生产的解决方案。

　　

畜禽粪便厌氧消化器是一种通过微生物在无氧条件下分解有机物产生沼气的技术。这项技术在美国，尤其是在乳制品和生猪养殖行业，正迅速扩张，但其在公共卫生、环境公正、经济和气候变化方面的作用引发了激烈辩论。

畜禽粪便消化器在美国畜牧业的应用

消化器通过处理液态粪便产生沼气，其主要成分是甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）。沼气可作为天然气替代品用于发电或产热，而消化后的残余物（消化液）则可作为肥料施用。美国环保署（EPA）的AgSTAR项目数据显示，截至2024年6月，美国有400个正在运行的畜禽粪便消化器，另有60个在建，其中绝大多数（84%）处理的是奶牛粪便，且主要集中在加利福尼亚州，这主要得益于该州的政策激励。

支持者与反对者的主张

支持者（如行业协会、政府机构）声称消化器能带来经济效益、改善空气、水和土壤质量、减少异味和病原体，并是一种可靠的可再生能源。而反对者（如非营利倡导组织、学者）则担忧消化器会加剧工业化畜牧业的集中化，恶化空气、水和土壤质量，带来环境公正问题，并质疑其在气候变化方面的实际效益。

粪便消化器与公共卫生

空气质量： 与传统粪便管理相比，消化器能有效减少异味和粪便储存过程中高达91%的甲烷排放。然而，其对氨（NH₃）排放的影响不一致，某些系统甚至可能增加氨排放。此外，沼气燃烧（火炬或发电）可能产生一氧化碳（CO）、氮氧化物（NO_x）、二氧化硫（SO₂）和颗粒物等新的空气污染物，对当地空气质量的影响需进一步研究。这种改善一种污染物却可能加剧另一种污染物的现象被称为“污染置换”。

土壤和水质： 消化器对病原体的灭活效果因系统设计和操作条件而异，且并非其主要设计目标。消化液中残留的病原体和营养物质（如氮、磷）的溶解度可能更高，甚至超过未消化粪便，对土壤和地下水（如硝酸盐污染）构成相似或更大的风险。消化液中铜、锌等元素以及抗生素、农药残留的归宿也需更多研究。

职业危害： 消化器的运行引入了爆炸、触电、窒息、有毒气体泄漏等新的职业安全风险，已有相关事故导致工人受伤或死亡的报道。与传统畜牧作业相比，其职业风险缺乏系统的比较研究。

环境公正： 低收入社区和有色人种社区已因集中式动物饲养场（CAFOs）而承受不成比例的健康风险。有观点认为，对消化器的激励政策可能导致牧场规模扩大和集群化，从而加剧对周边“篱笆社区”（fenceline communities）的环境不公，这些社区在消化器的许可决策过程中往往缺乏透明度和参与。

粪便消化器的经济性

消化器的经济可行性高度依赖于规模、政府补贴和能源市场价格。大型养殖场因规模经济而更具优势，但其建设和运营成本高昂，且常常需要多种收入来源（如出售可再生天然气（RNG）、获取低碳燃料标准（LCFS）信用等）才能实现盈利。历史数据显示，自2000年以来，超过五分之一的消化器已经关闭，主要原因包括系统设计或操作问题、农场关闭或运营成本超过收益。其经济生存能力受补贴政策和信用市场波动影响巨大。

粪便消化器是气候解决方案吗？

畜牧业是美国农业温室气体排放的主要来源，但粪便管理相关的排放仅占农业总排放的14%。即便消化器能完全消除粪便管理的甲烷排放，也只能使农业温室气体排放减少约11%。实际上，与无消化器的系统相比，粪便消化器能带来净的温室气体减排（中位数减少43%），但这部分归功于避免了化石燃料的使用。然而，消化器可能增加强效温室气体一氧化二氮（N₂O）的排放，并且沼气供应链中的甲烷泄漏可能被低估。更重要的是，如果未来能源系统成功脱碳，消化器替代化石燃料的气候效益将大打折扣。

结论

综合证据表明，畜禽粪便消化器在缓解工业化畜牧业部分影响（如异味、甲烷排放）的同时，可能加剧或延续其他问题（如氨排放、营养物污染），并引入新的职业和社区风险。尽管被宣传为气候解决方案，但其仅能解决畜牧业温室气体排放的一小部分，并且对消化器的投资可能进一步巩固具有已知危害的工业化动物农业和化石燃料基础设施体系。支持者的许多主张夸大了其实际效益的证据，而反对者的关切则得到了证据支持或值得进一步调查。基于现有证据，不应将粪便消化器推广为粪便管理和能源生产的解决方案，并且在相关政策制定中，应充分代表最易受潜在危害影响的工人和篱笆社区的利益。