養(yǎng)殖業(yè)污染及預(yù)防方法

時間:2022-09-09 05:52:45

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養(yǎng)殖業(yè)污染及預(yù)防方法

1畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染問題

近年來隨著人民生活水平的日益提高,畜禽類產(chǎn)品的需求日益增長,帶動了養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,近年我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和產(chǎn)值每年以大于8%的速度遞增[1],規(guī)?;?、集約化養(yǎng)殖也成為我國畜牧業(yè)發(fā)展的方向。養(yǎng)殖規(guī)模的增加和集約化養(yǎng)殖方式的發(fā)展,導(dǎo)致養(yǎng)殖廢物大量集中產(chǎn)生和排放,據(jù)2003年《中國農(nóng)業(yè)年鑒》公布的主要畜禽飼養(yǎng)量和前國家環(huán)境保護(hù)總局(現(xiàn)環(huán)保部)2000年公布的產(chǎn)污系數(shù)測算,2003年全國畜禽糞便年產(chǎn)生量超過24億t,約為同期工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量的2.4倍[2];而2000年進(jìn)行的規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖污染情況調(diào)查顯示,河南、湖南、江西等地區(qū)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(fù)荷很大。據(jù)監(jiān)測,養(yǎng)殖場廢水的COD超標(biāo)50~60倍,BOD超標(biāo)70~80倍,SS超標(biāo)12~20倍[4],COD已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工業(yè)和生活污水的COD總和,成為我國繼工業(yè)污染之后的又一大污染源[5],其危害甚至已經(jīng)超過了工業(yè)污染,在農(nóng)村地區(qū)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,成為中國農(nóng)村面源污染的主要來源之一[6]。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染問題日益嚴(yán)重,畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染呈現(xiàn)出污染負(fù)荷大、污染物成分復(fù)雜、對環(huán)境的危害程度嚴(yán)重、污染的治理難度大和可再生利用等特點[7],畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染問題導(dǎo)致我們?nèi)祟惖纳婧托笄蒺B(yǎng)殖業(yè)自身的發(fā)展所面臨的環(huán)境壓力與日俱增。

2畜禽養(yǎng)殖廢棄物的危害

畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便中主要的污染物質(zhì)包括懸浮物、有機質(zhì)、沉積物、微生物、N、P、K及其它成分。這些畜禽養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)造成了直接或間接的影響。

2.1對水體環(huán)境的污染畜禽糞便除含有養(yǎng)分外,還含有BOD、COD、SS、N、P及大腸桿菌群等污染物指標(biāo),這些大多是對水體產(chǎn)生影響的污染物。這些畜禽養(yǎng)殖糞染如果任意排放,會經(jīng)雨水沖刷、地表徑流等途徑進(jìn)入河流和湖泊等表面水體,還會逐漸滲入地下水系統(tǒng),污染地下水,對水環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。當(dāng)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(xué)性質(zhì)以及生物組成,使水質(zhì)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(jīng)成為許多重要水源地嚴(yán)重污染和富營養(yǎng)化的主要原因[8]。畜禽糞便中的N、P是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的重要元素。研究發(fā)現(xiàn),隨著糞肥的施用,區(qū)域內(nèi)地下水中的硝態(tài)氮的污染物會增加[9]。水體中過量的N、P元素存在會促進(jìn)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(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。畜禽糞便中的有機質(zhì)含量通常比市政污水濃度高50~250倍,有機質(zhì)進(jìn)入水體后分解,使水體變色、發(fā)黑,加速水體底泥的積累,有機質(zhì)分解的養(yǎng)分可能引起大量的藻類和雜草瘋長;有機質(zhì)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(jù)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(fā)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(jù)Ritter等[11]的調(diào)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(guān)的增長性荷爾蒙丸激素和雌激素。

2.2對土壤系統(tǒng)的影響畜禽糞便含有大量的有機質(zhì)及豐富的N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì),長期以來一直被作為優(yōu)質(zhì)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(guān)鍵取決于N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)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(zhuǎn)化。畜禽糞便對土壤系統(tǒng)的有利面主要體現(xiàn)在能夠作為肥料施用于還田,提高土壤抗風(fēng)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(zhì)含量和對作物有益的微生物數(shù)量;畜禽糞便的不利面主要表現(xiàn)在使用過度會危害農(nóng)作物、土壤、表面水和地下水水質(zhì),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(jù)報道,非洲截至1999年已經(jīng)有31%的牧場由于畜禽糞便污染導(dǎo)致土壤發(fā)生鹽漬化,土壤的肥力下降明顯[12]。畜禽養(yǎng)殖中,為了提高飼料的利用率,促進(jìn)畜禽的生長發(fā)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(dǎo)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(jìn)入到環(huán)境中,對環(huán)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(nóng)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(jìn)入人體,進(jìn)而危害人體健康。畜禽糞便中也含有大量的細(xì)菌,這些細(xì)菌隨糞便施入土壤后,會在土壤中存活幾個月,研究表明,細(xì)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(huán)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(fā)酵分解出不同的物質(zhì)。這些物質(zhì)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(dāng)污染物排量超過大氣的自凈能力之后,會對大氣環(huán)境造成污染,危害人和動物。O’Neill和Phillips[14]研究表明,養(yǎng)殖場中由于化學(xué)反應(yīng)或者生化活動,會產(chǎn)生多于168種惡臭氣體。已經(jīng)確定的一些主要的氣味物包括NH3、H2S、揮發(fā)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(shù)養(yǎng)殖場人畜傷亡事故都和H2S有直接的關(guān)系[17],NH3進(jìn)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(xué)者Anderson等[18]研究認(rèn)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(yán)重時可以造成酸雨危害[19];CH4、CO2和N2O等都是地球溫室效應(yīng)的主要氣體,據(jù)研究CH4對全球氣候變暖的貢獻(xiàn)約為15%,其中養(yǎng)殖業(yè)排放的CH4貢獻(xiàn)最大[20]。

2.4對人體健康和畜牧業(yè)發(fā)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(zhì)進(jìn)入環(huán)境之后,就會污染環(huán)境,造成人、畜傳染病的蔓延,引發(fā)公共健康問題,威脅人類健康。據(jù)對局部污染較為嚴(yán)重的規(guī)?;B(yǎng)豬場的調(diào)查,仔豬的黃白痢、傳染性腸胃炎、支原體及豬蛔蟲病的發(fā)病率高達(dá)50%[21]。畜禽糞便污染還會傳播大量的人畜共患病,據(jù)世界動物衛(wèi)生組織(OIE)和聯(lián)合國糧農(nóng)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(xiàn),對人類的健康和安全構(gòu)成了更大的威脅。畜禽養(yǎng)殖場富含病原微生物的污水和排放的惡臭氣體,會對養(yǎng)殖楊及其周圍人們的身心健康產(chǎn)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(yè)的生產(chǎn)力水平和經(jīng)濟效應(yīng),成為阻礙畜牧業(yè)規(guī)模發(fā)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(yǎng)殖場畜禽糞便污染的宣傳教育,大力宣傳污染的嚴(yán)重性,提高人們尤其是畜禽養(yǎng)殖場從業(yè)人員的環(huán)保意識,進(jìn)行針對性的培訓(xùn),提高管理水平,杜絕養(yǎng)殖糞污的任意排放。(2)做好對本地區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模和速度的調(diào)查工作,制定防治污染的相關(guān)政策,合理規(guī)劃畜牧養(yǎng)殖業(yè)布局,優(yōu)化畜牧場設(shè)計方案,對已經(jīng)造成環(huán)境污染的應(yīng)該調(diào)整布局,養(yǎng)殖業(yè)布局要從地區(qū)水源地、住宅和商業(yè)區(qū)、旅游景點等綜合考慮。(3)加強環(huán)境調(diào)查、監(jiān)管的力度,對我國已經(jīng)出臺的相關(guān)法律法規(guī),如《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等應(yīng)根據(jù)地方特點進(jìn)行完善補充,并堅決執(zhí)行,加大對養(yǎng)殖業(yè)違法違規(guī)的查處力度。(4)加強領(lǐng)導(dǎo),規(guī)范管理,嚴(yán)格執(zhí)行“三同時”制度,對規(guī)劃中的畜禽養(yǎng)殖場要求環(huán)保設(shè)施與養(yǎng)殖場同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用;對因故未能建立環(huán)保設(shè)施的要定產(chǎn)限期整改,達(dá)標(biāo)之后再運行。

3.2治理性措施(1)進(jìn)行養(yǎng)殖的全過程控制減少污染產(chǎn)生通過培育優(yōu)良品種、科學(xué)配料,在飼料中應(yīng)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(fā)酵過程中NH3、H2S等有毒有害氣體的揮發(fā)、養(yǎng)殖惡臭和氮素?fù)p失;如在畜禽糞尿中加入PPAD來控制氨的揮發(fā),增加植物生長吸收氮磷的利用率;采用干清糞生產(chǎn)工藝等,盡量減少養(yǎng)殖過程中污染物的產(chǎn)生。(2)對畜禽糞便進(jìn)行綜合處理畜禽糞便的處理方法很多,但出于技術(shù)、經(jīng)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(dá)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(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。物理法包括固液分離、沉淀、過濾等;化學(xué)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(xué)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(fā)酵、水生生物塘工藝等。厭氧發(fā)酵因其能耗低,不需要額外補充氧源,占地少、負(fù)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(shù),受到國內(nèi)外研究學(xué)者的重視。