養殖業污染及預防方法

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1畜禽養殖業污染問題

近年來隨著人民生活水平的日益提高，畜禽類產品的需求日益增長，帶動了養殖業的飛速發展。據統計，近年我國畜禽養殖規模和產值每年以大于8%的速度遞增［1］，規模化、集約化養殖也成為我國畜牧業發展的方向。養殖規模的增加和集約化養殖方式的發展，導致養殖廢物大量集中產生和排放，據2003年《中國農業年鑒》公布的主要畜禽飼養量和前國家環境保護總局(現環保部)2000年公布的產污系數測算，2003年全國畜禽糞便年產生量超過24億t，約為同期工業固體廢棄物產生量的2．4倍［2］;而2000年進行的規模化畜禽養殖污染情況調查顯示，河南、湖南、江西等地區甚至超過了4倍［3］。畜禽糞便中含有大量的有機污染物，污染的負荷很大。據監測，養殖場廢水的COD超標50～60倍，BOD超標70～80倍，SS超標12～20倍［4］，COD已遠遠超過工業和生活污水的COD總和，成為我國繼工業污染之后的又一大污染源［5］，其危害甚至已經超過了工業污染，在農村地區造成了嚴重的環境污染問題，成為中國農村面源污染的主要來源之一［6］。我國畜禽養殖業產生的污染問題日益嚴重，畜禽養殖業污染呈現出污染負荷大、污染物成分復雜、對環境的危害程度嚴重、污染的治理難度大和可再生利用等特點［7］，畜禽養殖業污染問題導致我們人類的生存和畜禽養殖業自身的發展所面臨的環境壓力與日俱增。

2畜禽養殖廢棄物的危害

畜禽養殖業產生的畜禽糞便中主要的污染物質包括懸浮物、有機質、沉積物、微生物、N、P、K及其它成分。這些畜禽養殖場排放的污水、糞渣及惡臭氣體等對水體、大氣、土壤、人體健康及生態系統造成了直接或間接的影響。

2．1對水體環境的污染畜禽糞便除含有養分外，還含有BOD、COD、SS、N、P及大腸桿菌群等污染物指標，這些大多是對水體產生影響的污染物。這些畜禽養殖糞染如果任意排放，會經雨水沖刷、地表徑流等途徑進入河流和湖泊等表面水體，還會逐漸滲入地下水系統，污染地下水，對水環境質量構成嚴重的威脅。當排放的糞便污染物超過水體的自凈能力，就會改變水體的物理、化學性質以及生物組成，使水質變壞，影響水體的使用，危害人類和其他生物的健康。研究表明，畜禽糞便污染物排放量已經成為許多重要水源地嚴重污染和富營養化的主要原因［8］。畜禽糞便中的N、P是導致水體富營養化的重要元素。研究發現，隨著糞肥的施用，區域內地下水中的硝態氮的污染物會增加［9］。水體中過量的N、P元素存在會促進藻類等的大量繁殖，與其他生物爭奪陽光、空間和氧氣，從而威脅其他生物如魚類、貝類的生存，危害水產養殖業。畜禽糞便中的有機質含量通常比市政污水濃度高50～250倍，有機質進入水體后分解，使水體變色、發黑，加速水體底泥的積累，有機質分解的養分可能引起大量的藻類和雜草瘋長;有機質的氧化大量消耗水體中的溶解氧，引起部分水生生物死亡。畜禽糞便中含有大量的病原微生物和寄生蟲卵。據報道，畜禽污水中，平均1mL中含有33萬個大腸桿菌和69萬個蛔蟲卵和100多個毛首線蟲卵［10］。這些病原微生物和寄生蟲卵，會增加水體中的病原種類，菌種和菌量，會引發疫情，給人、畜帶來危害。畜禽糞便中的激素對水體也存在潛在的危害。據Ritter等［11］的調查報道，在美國切薩皮克海灣流域的幾條河流中，檢測出了與畜禽糞肥歸田有關的增長性荷爾蒙丸激素和雌激素。

2．2對土壤系統的影響畜禽糞便含有大量的有機質及豐富的N、P、K等營養物質，長期以來一直被作為優質肥料還田使用。畜禽糞便對土壤的作用，既有有利的一面，也有不利的一面，關鍵取決于N、P、K等營養物質含量和土壤本身的自凈能力，在一定條件下兩個方面可能相互轉化。畜禽糞便對土壤系統的有利面主要體現在能夠作為肥料施用于還田，提高土壤抗風化和水蝕的能力，改變土壤的空氣和耕作條件，增加土壤的有機質含量和對作物有益的微生物數量;畜禽糞便的不利面主要表現在使用過度會危害農作物、土壤、表面水和地下水水質，如大量使用糞便會引起土壤溶解鹽的積累，使土壤的鹽分增高，影響植物的生長。據報道，非洲截至1999年已經有31%的牧場由于畜禽糞便污染導致土壤發生鹽漬化，土壤的肥力下降明顯［12］。畜禽養殖中，為了提高飼料的利用率，促進畜禽的生長發育，增強其抗病能力，往往人為地在飼料中添加大量添加劑、抗生素和藥物激素，導致畜禽糞便中常包含一些有毒金屬元素如砷、鈷、銅等，而未被吸收分解的抗生素、激素等也會通過排泄物進入到環境中，對環境中的生物和微生物造成很大的危害。飼料添加劑中的有毒金屬元素主要存在于糞便固液分離后的固體中，如果在農田中長期大量使用含過量重金屬元素、抗生素和激素的畜禽糞便，長久之后會造成土壤重金屬、抗生素和激素累積，被作物吸收通過食物鏈進入人體，進而危害人體健康。畜禽糞便中也含有大量的細菌，這些細菌隨糞便施入土壤后，會在土壤中存活幾個月，研究表明，細菌存活時間主要受土壤種類、溫度和水壓的影響［13］。

2．3對大氣環境的污染畜禽糞尿中所含有的有機物主要是碳水化合物和含氮化合物，他們在有氧和無氧條件下都會發酵分解出不同的物質。這些物質主要包括惡臭氣體和溫室氣體等。這些惡臭氣體等攜帶粉塵和微生物排入大氣后，通過大氣擴散、氧化等作用而凈化，當污染物排量超過大氣的自凈能力之后，會對大氣環境造成污染，危害人和動物。O’Neill和Phillips［14］研究表明，養殖場中由于化學反應或者生化活動，會產生多于168種惡臭氣體。已經確定的一些主要的氣味物包括NH3、H2S、揮發性脂肪酸、對－甲酚、吲哚、糞臭素和雙乙酰［15］。惡臭氣體中的NH3、H2S是對人畜健康影響最大的有害氣體［16］，例如，絕大多數養殖場人畜傷亡事故都和H2S有直接的關系［17］，NH3進入呼吸道則可引起咳嗽、氣管炎、支氣管炎甚至窒息等身體不適。美國學者Anderson等［18］研究認為，畜禽廢棄物是最大的氨氣源，NH3排入大氣之后，增加了大氣中的氨含量，嚴重時可以造成酸雨危害［19］;CH4、CO2和N2O等都是地球溫室效應的主要氣體，據研究CH4對全球氣候變暖的貢獻約為15%，其中養殖業排放的CH4貢獻最大［20］。

2．4對人體健康和畜牧業發展的影響畜禽糞便中含有大量的病原微生物、致病菌、寄生蟲卵等，如果得不到不及時處理，這些物質進入環境之后，就會污染環境，造成人、畜傳染病的蔓延，引發公共健康問題，威脅人類健康。據對局部污染較為嚴重的規模化養豬場的調查，仔豬的黃白痢、傳染性腸胃炎、支原體及豬蛔蟲病的發病率高達50%［21］。畜禽糞便污染還會傳播大量的人畜共患病，據世界動物衛生組織(OIE)和聯合國糧農組織(FAO)的資料顯示，全世界共約有人畜共患疾病250種，中國有120種，這其中由豬傳染的有25種，由禽類傳染的24種，由牛傳染的26種，這些傳染病的載體主要就是畜禽廢棄物，近年來瘋牛病、禽流感等新的人畜共患病的出現，對人類的健康和安全構成了更大的威脅。畜禽養殖場富含病原微生物的污水和排放的惡臭氣體，會對養殖楊及其周圍人們的身心健康產生不良影響，會引起精神不振、煩躁、記憶力下降、免疫力下降和不良心理狀況等，也會使畜禽的抗病力降低，從而影響畜牧業的生產力水平和經濟效應，成為阻礙畜牧業規模發展壯大的一大因素［22］。

3防治畜禽糞污污染的對策

3．1管理性措施(1)加強養殖場畜禽糞便污染的宣傳教育，大力宣傳污染的嚴重性，提高人們尤其是畜禽養殖場從業人員的環保意識，進行針對性的培訓，提高管理水平，杜絕養殖糞污的任意排放。(2)做好對本地區養殖規模和速度的調查工作，制定防治污染的相關政策，合理規劃畜牧養殖業布局，優化畜牧場設計方案，對已經造成環境污染的應該調整布局，養殖業布局要從地區水源地、住宅和商業區、旅游景點等綜合考慮。(3)加強環境調查、監管的力度，對我國已經出臺的相關法律法規，如《畜禽養殖污染防治管理辦法》、《畜禽養殖業污染物排放標準》等應根據地方特點進行完善補充，并堅決執行，加大對養殖業違法違規的查處力度。(4)加強領導，規范管理，嚴格執行“三同時”制度，對規劃中的畜禽養殖場要求環保設施與養殖場同時設計、同時施工、同時投產使用;對因故未能建立環保設施的要定產限期整改，達標之后再運行。

3．2治理性措施(1)進行養殖的全過程控制減少污染產生通過培育優良品種、科學配料，在飼料中應用酶制劑、生長素、礦物添加劑等，來控制畜禽氮、磷、鉀的吸收和排放量，以減少畜禽糞便發酵過程中NH3、H2S等有毒有害氣體的揮發、養殖惡臭和氮素損失;如在畜禽糞尿中加入PPAD來控制氨的揮發，增加植物生長吸收氮磷的利用率;采用干清糞生產工藝等，盡量減少養殖過程中污染物的產生。(2)對畜禽糞便進行綜合處理畜禽糞便的處理方法很多，但出于技術、經濟和操作等方面的考量，目前尚難找出一種單一的處理方法，可以達到滿意的處理效果。畜禽場糞污處理方法可簡單地歸納為物理法、化學法、物理化學法和生物法。物理法包括固液分離、沉淀、過濾等;化學法包括中和、絮凝沉淀、氧化還原等，如用甲醛、乙烯、NaOH、H2SO4等處理畜禽糞便后，作為再生飼料利用［23］;物理化學法包括吸附、離子交換、反滲透、電滲析、萃取等。生物法包括好氧、厭氧、自然處理、綜合處理等。生物法包括好氧堆肥、厭氧發酵、水生生物塘工藝等。厭氧發酵因其能耗低，不需要額外補充氧源，占地少、負荷高的特點，作為一種理想有效地處理糞便、回收利用資源的技術，受到國內外研究學者的重視。