養(yǎng)殖業(yè)污染及預(yù)防方法

時(shí)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(wèn)題

近年來(lái)隨著人民生活水平的日益提高,畜禽類(lèi)產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng),帶動(dòng)了養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年我國(guó)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)?;⒓s化養(yǎng)殖也成為我國(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》公布的主要畜禽飼養(yǎng)量和前國(guó)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(cè)算,2003年全國(guó)畜禽糞便年產(chǎn)生量超過(guò)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)模化畜禽養(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(guò)了4倍[3]。畜禽糞便中含有大量的有機(jī)污染物,污染的負(fù)荷很大。據(jù)監(jiān)測(cè),養(yǎng)殖場(chǎng)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(guò)工業(yè)和生活污水的COD總和,成為我國(guó)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(guò)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(wèn)題,成為中國(guó)農(nóng)村面源污染的主要來(lái)源之一[6]。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染問(wèn)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(duì)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(diǎn)[7],畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染問(wèn)題導(dǎo)致我們?nèi)祟?lèi)的生存和畜禽養(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(jī)質(zhì)、沉積物、微生物、N、P、K及其它成分。這些畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排放的污水、糞渣及惡臭氣體等對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(huì)逐漸滲入地下水系統(tǒng),污染地下水,對(duì)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(guò)水體的自?xún)裟芰?,就?huì)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(lèi)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(yíng)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(yíng)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(huì)增加[9]。水體中過(guò)量的N、P元素存在會(huì)促進(jìn)藻類(lèi)等的大量繁殖,與其他生物爭(zhēng)奪陽(yáng)光、空間和氧氣,從而威脅其他生物如魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)的生存,危害水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。畜禽糞便中的有機(jī)質(zhì)含量通常比市政污水濃度高50~250倍,有機(jī)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(jī)質(zhì)分解的養(yǎng)分可能引起大量的藻類(lèi)和雜草瘋長(zhǎng);有機(jī)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(chóng)卵。據(jù)報(bào)道,畜禽污水中,平均1mL中含有33萬(wàn)個(gè)大腸桿菌和69萬(wàn)個(gè)蛔蟲(chóng)卵和100多個(gè)毛首線(xiàn)蟲(chóng)卵[10]。這些病原微生物和寄生蟲(chóng)卵,會(huì)增加水體中的病原種類(lèi),菌種和菌量,會(huì)引發(fā)疫情,給人、畜帶來(lái)危害。畜禽糞便中的激素對(duì)水體也存在潛在的危害。據(jù)Ritter等[11]的調(diào)查報(bào)道,在美國(guó)切薩皮克海灣流域的幾條河流中,檢測(cè)出了與畜禽糞肥歸田有關(guān)的增長(zhǎng)性荷爾蒙丸激素和雌激素。

2.2對(duì)土壤系統(tǒng)的影響畜禽糞便含有大量的有機(jī)質(zhì)及豐富的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),長(zhǎng)期以來(lái)一直被作為優(yōu)質(zhì)肥料還田使用。畜禽糞便對(duì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量和土壤本身的自?xún)裟芰?,在一定條件下兩個(gè)方面可能相互轉(zhuǎn)化。畜禽糞便對(duì)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(jī)質(zhì)含量和對(duì)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(guò)度會(huì)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(huì)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(zhǎng)。據(jù)報(bào)道,非洲截至1999年已經(jīng)有31%的牧場(chǎng)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(zhǎng)發(fā)育,增強(qiáng)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(huì)通過(guò)排泄物進(jìn)入到環(huán)境中,對(duì)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(zhǎng)期大量使用含過(guò)量重金屬元素、抗生素和激素的畜禽糞便,長(zhǎng)久之后會(huì)造成土壤重金屬、抗生素和激素累積,被作物吸收通過(guò)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(huì)在土壤中存活幾個(gè)月,研究表明,細(xì)菌存活時(shí)間主要受土壤種類(lèi)、溫度和水壓的影響[13]。

2.3對(duì)大氣環(huán)境的污染畜禽糞尿中所含有的有機(jī)物主要是碳水化合物和含氮化合物,他們?cè)谟醒鹾蜔o(wú)氧條件下都會(huì)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(guò)大氣擴(kuò)散、氧化等作用而凈化,當(dāng)污染物排量超過(guò)大氣的自?xún)裟芰χ?,?huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染,危害人和動(dòng)物。O’Neill和Phillips[14]研究表明,養(yǎng)殖場(chǎng)中由于化學(xué)反應(yīng)或者生化活動(dòng),會(huì)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(duì)-甲酚、吲哚、糞臭素和雙乙酰[15]。惡臭氣體中的NH3、H2S是對(duì)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(chǎng)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(guó)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(shí)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?dú)怏w,據(jù)研究CH4對(duì)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(duì)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(chóng)卵等,如果得不到不及時(shí)處理,這些物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境之后,就會(huì)污染環(huán)境,造成人、畜傳染病的蔓延,引發(fā)公共健康問(wèn)題,威脅人類(lèi)健康。據(jù)對(duì)局部污染較為嚴(yán)重的規(guī)?;B(yǎng)豬場(chǎng)的調(diào)查,仔豬的黃白痢、傳染性腸胃炎、支原體及豬蛔蟲(chóng)病的發(fā)病率高達(dá)50%[21]。畜禽糞便污染還會(huì)傳播大量的人畜共患病,據(jù)世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(OIE)和聯(lián)合國(guó)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(guó)有120種,這其中由豬傳染的有25種,由禽類(lèi)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(lái)瘋牛病、禽流感等新的人畜共患病的出現(xiàn),對(duì)人類(lèi)的健康和安全構(gòu)成了更大的威脅。畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)富含病原微生物的污水和排放的惡臭氣體,會(huì)對(duì)養(yǎng)殖楊及其周?chē)藗兊纳硇慕】诞a(chǎn)生不良影響,會(huì)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(huì)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(jì)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(duì)策

3.1管理性措施(1)加強(qiáng)養(yǎng)殖場(chǎng)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(chǎng)從業(yè)人員的環(huán)保意識(shí),進(jìn)行針對(duì)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(duì)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(chǎng)設(shè)計(jì)方案,對(duì)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(diǎn)等綜合考慮。(3)加強(qiáng)環(huán)境調(diào)查、監(jiān)管的力度,對(duì)我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)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(diǎn)進(jìn)行完善補(bǔ)充,并堅(jiān)決執(zhí)行,加大對(duì)養(yǎng)殖業(yè)違法違規(guī)的查處力度。(4)加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),規(guī)范管理,嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”制度,對(duì)規(guī)劃中的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)要求環(huán)保設(shè)施與養(yǎng)殖場(chǎng)同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用;對(duì)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(yùn)行。

3.2治理性措施(1)進(jìn)行養(yǎng)殖的全過(guò)程控制減少污染產(chǎn)生通過(guò)培育優(yōu)良品種、科學(xué)配料,在飼料中應(yīng)用酶制劑、生長(zhǎng)素、礦物添加劑等,來(lái)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(guò)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(lái)控制氨的揮發(fā),增加植物生長(zhǎng)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(guò)程中污染物的產(chǎn)生。(2)對(duì)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(jì)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(mǎn)意的處理效果。畜禽場(chǎng)糞污處理方法可簡(jiǎn)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(guò)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(bǔ)充氧源,占地少、負(fù)荷高的特點(diǎn),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(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的重視。