1 我国畜禽排泄物污染状况
近年来,随着经济的发展和人们生活水平的提高,畜禽产品需求量不断增加,生产规模不断扩大,我国畜禽养殖模式已从每家每户养殖转向规模化、集约化养殖,集约化程度已发展到相当高的水平,大的养猪场已突破50 × 104 头,养鸡场100 ×104 羽[ 1 ] 。然而随着生产规模的扩大,排放的粪便带来的污染也越严重。国家环保总局对全国23个省、自治区、直辖市进行规模化畜禽养殖业污染情况调查[ 2 ] ,结果显示,规模化畜禽养殖业污染呈现三大突出问题:一是粪便排放量大;二是畜禽污染物波及面广且危害大,畜禽粪便的COD排放量已经远远超过工业与生活污水排放量之和;三是呈现较为严重的生态压力。调查还显示,我国畜禽粪便的总体土地负荷警戒值已经达到0149 (正常值应小于014) ,这个值已体现出一定的环境胁迫水平和比较严重的环境压力。对环境影响比较大的大中型畜禽养殖场80%主要分布在人口比较集中、水系较发达的东部沿海地区和诸多大城市周围,中部地区不到总数的20% ,而整个西部地区仅占总量的1%左右[ 2 ] 。这些畜禽养殖场多靠近水源,畜禽养殖生产带来的环境污染问题愈来愈多,严重影响人畜健康及畜禽养殖业的可持续性发展[ 3 ] 。
国家环保总局在全国23个省市进行的调查发现,全国90%的规模化畜禽养殖场未经过环境评价, 60%的养殖场缺乏必要的污染防治措施,畜禽养殖产生的污染已成为我国农村地区面源污染的主要来源[ 2 ] 。据资料表明,一个1万头猪场平均每天的粪便排放量达1715 t,其中氮和磷的排放量分别达到105kg和70kg[ 7 ] 。2003年全国粪便产生量约为26184亿t,而同时期工业固体废弃物产量为10104亿t,畜禽粪便的量是工业固体废弃物的2167倍[ 8 ] 。由于大部分养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用,并且未经处理的粪便随意堆放,导致大量的氮磷流失,造成空气、土壤和水体污染。2003 年中国畜禽粪便产生总量为318800万t,根据预测2020年中国畜禽粪便总量将达到424400万t[ 9 ] 。畜禽养殖业已经成为农村面临污染的主要因素和污染治理的主要对象之一。
1.1 粪便中的重金属对环境的污染 随着养殖业的规模化、集约化的发展,饲料工业也迅速发展。饲料中含有大量的铜、锌、铁等重金属微量元素添加剂。其中铜可高达数百mg/kg,锌达数千mg/kg,但是生物效价低,据报道全国每年使用的微量元素添加剂为15 ×104 - 18 ×104 t,而大约有10 ×104 t左右未被吸收利用,而随粪便排出污染环境[ 11 ] 。此外某些金属元素的存在导致土壤物理性状的退化从而导致土地的利用效率降低。重金属不但污染水环境、土壤环境还可以通过食物链富集危害人体的健康。目前对重金属污染治理的研究还处于初级阶段,重金属污染的治理还存在一定的困难。
1.2 粪便中病原菌污染 畜禽粪尿中含有大量的有害微生物、致病菌、寄生虫及寄生虫卵等有害物质。畜禽养殖场排放的污水平均每毫升含有33万个大肠杆菌和69万个大肠球菌;每1000ml沉淀池污水中含有190 多个蛔虫卵和100多个线虫卵[ 12 ] 。随意堆放为处理的畜禽粪便不但对养殖场内的畜禽还对周边的环境造成很大的影响,严重的能造成灾难性的后果。有些病原菌也是人类传染病的病原菌,粪便和排泄物中的病原菌通过土壤、水体、大气及农畜产品来传染疾病。
1.3 畜禽排泄物氮磷污染 饲料中营养物质的不平衡,降低了动物对含氮和含磷化合物的吸收,多余的或不配套的氨基酸在体内代谢分解经尿液排出,植酸磷难以被消化也被排出体外,这是排泄物中氮、磷的主要来源。我国畜禽养殖业养分转化率很低, N 效率为12179% , P效率为419%[ 13 ] 。它不但造成了营养资源的浪费,同时造成了环境中氮磷污染。据焦桂枝等估算,一个饲养数量为1 ×104头的养猪场,每年排到环境中的氨为1316t,磷为2314 t,那么全国每年仅猪粪就可排出10612 ×104 - 21214 ×104 t 磷[ 14 ] 。大多数养殖场不进行无害化处理,这些未经无害化处理的畜禽粪便中氮直接进入水体或被氧化成硝酸盐后经径流、下渗污染地表水和地下水,造成水体富营养化, 从而使水体变黑发臭,失去原来的使用功能。
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