我国养猪业污染现状及其防治措施

王 卉，高凤仙

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

全球变暖、重金属污染、废水处理不当等环境问题已经成为我国乃至世界性的问题。导致全球变暖的主要原因是大气层中不断增长的温室气体（CO2，CH4，N2O， HFCs，PFCs，SF6等）[1]。目前，中国已经成为全球温室气体排放量最大的国家。世界银行前环境顾问罗伯特!古德兰在其2009年发表的《牲畜与环境变化》报告中指出，全球畜牧业及其副产品的温室气体排放量已占人为温室气体排放量的51%，远远超过联合国粮农组织在2006年估算的18%[2]。除此之外，我们还要关注畜牧业引起的其他环境问题。由养猪业引发的环境问题已经成为不容小觑的现实性问题。据统计，我国目前生猪出栏量已超过世界生猪出栏量的1/2。因此，了解我国养猪业在环境方面存在的问题以及如何实现养猪业良好、持续发展是我国今后长期需要解决的问题。

1 养猪业存在的环境问题

环境保护一直以来是世界各国讨论和需要解决的大问题，也是企业需要花昂贵成本来解决的问题。我们只有了解问题的本质才能提出更好的解决方案。

1.1 温室气体

温室气体是指破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，阻止地球热量的散失，使地球发生可感到的气温升高的气体。它们能使地球变暖，类似于温室截留太阳辐射并加热室内空气的作用。目前，我国猪粪便的普遍问题在于“量大”、“集中”。据统计，一头猪的年产粪量为25 t，即一个规模化的万头猪场年产粪量为25 000 t。猪只排出的粪便如果没有及时被处理就会发生如水解反应、硝化反应、反硝化反应、分解反应等一系列反应，CO2等温室气体就会从这些反应中被释放出来[3]。在这些温室气体中，CO2虽然只占大气总量的0.03%，但产生的温室效应占55%，而且可在空气中存留长达200年之久。因此，CO2是产生温室效应的重要因素。除此之外，粪便中挥发出来的氨气（NH3）、硫化氢（H2S）等有害气体会提高猪呼吸道疾病的发病率，引发动物福利、猪肉品质等一系列问题。

1.2 有害物质残留

在饲料中添加超标重金属元素、大量使用兽药不仅会对畜体产生危害，残留在畜体内的有害物质也会对人类产生危害。此外，残留在动物排泄物中的重金属和兽药成分会对土地、水质、空气等造成污染。Cu和Zn等重金属元素可以改善猪只生长性能，不少养殖者因此在饲料中添加大量铜、锌等金属元素。但能被猪吸收的部分非常少，大部分会随粪便从体内排出。据报道，中国每年使用重金属元素添加剂为1.5×105～1.8×105t，但由于生物利用率低，大约有1.0×105t未被利用而随粪尿排出。除此之外，兽药滥用也会对畜牧业的发展和生态环境造成危害。抗生素类、磺胺类、硝基呋喃类、抗寄生虫类和激素类药物等大量使用容易产生残留[4]。兽药的长期大量使用，不仅会造成畜体免疫力下降、影响疫苗接种效果，而且造成畜产品兽药残留超标，这也成为阻碍我国畜产品出口的一个重要因素。

1.3 资源浪费

随着我国畜牧业的迅猛发展和产业结构的调整，规模化、集约化的养殖场和养殖小区不断增加。与此同时，各种资源的浪费也在日益增加。养猪业相对于其他农业，所耗费的资源较大，肉类生产的各个环节（养殖、屠宰、运输、加工、冷藏）均要消耗能源。这其中，水资源和饲料浪费最为严重。许多地方养猪业的生产模式还是依赖资源的大量投入，在有些地方出现了水资源和粮食资源“人畜相争”的问题。一个规模化养猪场的用水主要体现在猪饮水和粪便清理这两方面，若在夏天，水帘降温也是用水量较大的一个方面。猪场规模越大，产生的粪尿就越多，用于冲洗栏舍的水也就越多。除此之外，猪只饮水也会造成水资源浪费。据统计，用容器给猪喂水比乳头饮水器可节省水量30%以上。目前，荷兰等一些畜牧业发达国家已经使用容器给猪只饮水以达到节省水资源的目的。除了水资源，饲料也是猪场普遍浪费的资源。饲料利用率低、饲料储存不当导致霉变等均会造成资源浪费。

2 调控方式

环境受到污染之后，动物与环境的对立统一受到破坏，不仅直接或间接地危害动物健康，也会对人类居住环境和人类健康产生不良影响。所以，我国养猪业的当务之急就是要在保证养猪业健康持续发展的同时做到节能减排、“低碳”养殖。

2.1 发酵床养猪

发酵床养猪是近年来地处于亚寒地带的日本、韩国等国家提出的一种新型养猪模式。其原理是利用微生态原理和生物发酵技术，将木屑、稻壳、秸秆、饲料添加剂(含有多种不同功能的饲料级微生物)和米糠、糖等辅助发酵剂按一定比例混合均匀，在猪圈内自然发酵成微生物发酵床，利用微生物的发酵对猪排泄物进行科学处理，以减少生态环境污染的新型养殖模式[5]。这种养猪模式可以降低畜舍空气中有害气体含量，无论对猪只健康还是环境保护都有很好的效果。Philippe等[6]研究表明，发酵床养猪与传统的养猪模式相比可减少畜舍中CO2、CH4含量20%。从Nicks等[7]的研究可以看出，发酵床养猪的猪舍中NH3和 N2O含量比传统猪舍明显减少。由此可见，发酵床养猪对改善畜舍内的空气质量有良好作用。这样不仅有利于环境保护，而且可以减少猪只呼吸道疾病的发病率，同时也达到了国际对动物福利所作出的要求。发酵床中的微生物进入动物体内后使肠道内的有益菌增多，大肠杆菌活动会被抑制，从而减少蛋白质被转化成氨和胺[8]。这样，粪便中的氨气减少，畜舍中的空气得到改善。除此之外，发酵床将猪只排泄物降解以后，可不用水冲洗栏舍，不仅减少废物排放量，而且减少水资源浪费，很好地达到了“节能减排”的效果。

2.2 研发环保型饲料

饲料被动物食入体内不会被全部吸收，未被吸收利用的部分会随着粪尿排出体外，这样容易造成环境污染。环保性饲料就是围绕环境问题，将如何提高饲料的吸收利用率作为重点，最大限度提高猪只生产性能，并将养猪生产带来的环境污染降低到最大限度，实现养猪业良好、可持续地发展。据报道，北爱尔兰农业研究所给妊娠母猪日粮中添加600 g生物复合铁后，每只断奶仔猪体重比添加硫酸亚铁的对照组提高11.3%，采食量提高6.7%。而生物复合铁中的金属铁在动物体中的残留明显低于硫酸亚铁。众所周知，植物性饲料中含有植酸磷，而这种形式的磷只有1/3能被单胃动物利用，不能被吸收利用的磷会随着粪便排出体外造成土壤、水资源等环境污染。而植酸酶具有特殊的空间结构，能够依次分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其他营养物质。大量研究表明，在日粮中添加植酸酶可使猪粪便中的磷含量减少50%，而减少外源磷的添加只能减少10%的磷含量[9]。除此之外，植酸酶还可以提高猪体内微量元素的利用率。Revy等[10]在仔猪日粮中分别添加20 mg/kg锌或者1 200U/kg植酸酶，结果表明，添加植酸酶组在改善仔猪Ca、P、Mg、Fe和Cu的利用率的效果优于添加锌组。由此可见，环保型饲料不管对猪体健康福利还是对减缓畜牧业污染，都起到了不可估量的作用。所以，在我国养猪业污染日益严重以及社会和政府对养猪业污染问题日益关注的情况下，开发和研究环保型日粮势在必行。

2.3 利用光合细菌处理猪排泄物

光合细菌（Photosynthetic bacteria）是地球上最早出现的一类以光为能源，以CO2和有机物为碳源，以有机物、氢气或硫化物为供氢体而繁殖的原核生物的总称[11]。这种生物在实际生产中有很多方面的用途，在养猪生产中可用来净化有机污染、处理高质量浓度有机废水和进行生物脱氮。有研究表明，光合细菌对铜、铬等重金属具有富集性。这种富集性以及富集效果很大程度上由细胞壁的性质决定。光合细菌是革兰氏阴性菌，其细胞壁中可以与金属离子结合的主要官能团主要有硫酸酯基、羧基、羟基、酰胺基、磷酰基和氨基等，其中氧、磷、氮等原子均可提供电子与金属离子配位形成络合物[12]。除了含重金属的废水，光合细菌也可以降低粪便中氨态氮、磷、硫化物等主要污染物的含量，还可以处理含高盐分、油脂和含某些难生物降解的有机化合物的废水[13]。除此之外，自养、异养和兼性营养等复杂多样的生理功能使得光合细菌在有光厌氧条件下可以产生光合作用同化二氧化碳，其反应式如下所示[14]：

以H2S为供氢体，CO2+H2S→（CH2O）+H2O+2S

以硫代硫酸盐为供氢体，2CO2+Na2S2O3→2（CH2O）+H2SO4+Na2SO4

以有机物为供氢体，CO2+2H2A→（CH2O）+H2O+2A

2.4 畜禽粪便资源化利用

减少环境污染，除了尽量减少污染物的产生以外，对于已经产生的污染物，我们可将其循环再利用。这样才能达到真正的“节能减排”、“低碳养殖”。 有学者在猪粪发酵饲料的菌种筛选实验中分别用平菇、猴头和滑菇等食用菌对猪粪发酵生产饲料效果进行比较时发现，以滑菇为菌种发酵生产饲料，发酵时间短，除臭效果好，蛋白质和总糖含量高[15]。粪便经过这样处理以后，不但将粪便中的部分重金属元素和抗生素残留等有毒物质进行转化，而且制成的饲料营养价值较青贮饲料高。除了用作饲料，畜禽粪便还可以加工成有机肥料用于农田种植。Bailey 等[16]研究表明，新鲜猪粪中含有可以防治土壤病害的挥发性脂肪酸，将其施入田中，既可以作为植物的有机肥料，也可以消除土壤病害。此外，猪粪便也可用作能源物质。用猪粪便产生沼气也是一种较理想的粪便处理方法。其中，沼气可以提供照明或为农牧业提供能源；沼液和沼渣可以作为肥料施于农田中[17]。目前，很多规模化养猪场均用沼气发电。利用猪粪便作为能源物质，既创造了经济效益也节省了能源，同时也达到了保护环境的目的。

3 小结

随着我国养猪业发展速度不断加快、发展规模不断壮大，养殖场排泄物不断增多，粪便污染问题也日益严重，养猪业带来的环境污染问题亟待我们解决。对于环境问题，若我们认真对待，严格执行我国环保政策，解决养猪业带来的环境问题将指日可待。笔者浅舒己见，希望可以为我国养猪业的可持续发展提供理论参考。

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