畜禽粪便对环境的影响及防治对策

张小刚，曹子薇，张宝利，高秀丽，李 梅，胡建宏，陈江生＊

（1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌712100；2.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100；3.白水县畜牧兽医局，陕西白水715600；4.白水县家畜改良站，陕西白水715600）

近年来，随着人民生活水平的提高，人们对于肉、蛋、奶的需求也逐年增长，畜牧业得到迅猛发展，规模化的养殖模式得到了进一步推广。规模化的养殖在提高生产效率和满足人们对畜牧产品需求的同时，产生的污染不容忽视。由于近年来畜禽养殖业从分散的农户养殖转向集约化、工业化、规模化养殖，畜禽粪便污染大幅度增加，对周围环境而言逐渐成为一个重要的污染源。本文在分析畜禽粪便对环境的污染现状的基础上，提出防治对策，为畜牧场废弃物的处理提供参考。

1 畜禽粪便的污染现状

近年来，规模化的养殖模式导致畜禽粪便及粪水总量大大增加。据初步统计，目前我国每年畜禽养殖场排放的粪便及粪水总量超过1.7×1010t［1］，加上集约化生产的冲洗水，实际排放污水总量远远超过了该数字［2］。我国缺少低成本、高效的粪便处理技术，养殖业生产过程中产生的畜禽粪便未达标排放是造成环境污染的重要原因之一。全国90%以上的规模化养殖场没有经过环境影响评价，80%的规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施。畜禽粪便未经任何处理随处排放，造成严重的环境污染［3］。

据调查，养殖1头牛产生的废水超过22个人生活产生的废水，1头猪产生的污水相当于7个人生活产生的废水。一个万头猪场的污染负荷几乎相当于一个10万～13万人口的城镇。1头猪的日排泄粪尿按6kg计，是人排粪尿量的5倍，年产粪尿约2.5t。如果采用水冲式清粪，1头猪日污水排放量约为30kg。1个千头猪场日排泄粪尿达6t，年排泄粪尿约2 200t。采用水冲清粪则日产污水达30 t，年排污水1×104t。据估算，到2020年，全国畜禽粪便的产生量将达到4.24×109t［4］。对这些粪尿及污染水若不积极开发利用，将会导致环境污染和生态平衡的破坏。

2 畜禽粪便造成的污染

根据正常情况下畜禽的粪、尿排放量及其N、P等含量，年饲养一万羽蛋鸡的养鸡场平均每天粪便排放量达1.5t，其中N 和P 的排放量为24.45kg和23.1kg；一个年出栏一万头猪的养殖场，平均每天粪便排放量达17.5t，其中N 和P的排放量分别达105kg和70kg。若粪便中的N、P 物质直接排放到环境中会对其造成严重的危害，其中N 转变成氨气，释放到空气中，增加空气中氨的浓度，严重时形成酸雨；含磷污水进入江河容易引起藻类和浮游生物的大量繁殖，导致水质恶化和富营养化，进而引起鱼类和其它浮游生物大量死亡。

2.1 空气污染

畜禽养殖场中检测出的有害气体有100 多种［5］。猪、鸡等畜禽饲料中的70%左右的含氮物质未被充分利用被排泄出来。大量的畜禽粪便如不及时处理，在高温下发酵和分解，产生氨气和硫化氢等臭味气体，排放到大气中，会使臭味成倍增加。同时产生的甲基硫醇、二甲基二硫醚、甲硫醚及多种低级脂肪酸等有害气体，对空气造成污染，使空气中含氧量相对下降，导致周围动物及人的免疫力下降，呼吸道疾病频发［6］，同时影响畜禽产品质量。

2.2 水体污染

畜禽排泄出大量的废弃物是水体污染的源头。在养殖过程中，使用清洁的水体冲洗饲养圈内外产生污水，排入沟渠、河流，造成地表水污染或下渗造成地下水污染。清洁水体（如自然降雨、上游流水等）与养殖场的粪便等废弃物发生接触，使清洁水体受到污染，更不容忽视的是通过粪肥归田利用后发生营养物流失，也会导致地表水或地下水污染。

粪便和冲洗粪便废水中含有氮，磷及粪渣等有害物质，可以通过地表径流污染地表水和地下水。水中过多的氮、磷会使水体富营养化，引起藻类大量繁殖，水中阳光和溶解氧降低，水体变黑发臭，导致鱼类及水生生物死亡，严重威胁水产业的发展。畜禽粪便过量施用，残留土壤中的氮、磷等物质渗入地下水，导致地下水中含氮量升高，人若长期或大量饮用，可能诱发癌症的发生［7］。

2.3 土壤污染

畜禽粪便中含有大量的钠盐和钾盐，若直接用于农田，过量钠和钾通过反聚作用会造成某些土壤的微孔减少，破坏土壤结构，危害植物。为了提高饲料的利用率，促进畜禽生长发育，增强其抗病能力，在饲料中大量添加铜、锌等重金属。大量重金属的添加，不仅使畜禽产品中的重金属含量残留超标，同时由于动物的吸收率很低，畜禽粪便中重金属的含量随添加量的增加而大大增加。据统计，一个万头猪场，连续使用高Cu日粮，每年可向猪场周边土壤排放约2t的Cu，导致土壤中Cu严重富集［8］。在部分地区，粪便中的重金属是农田重金属的重要来源。随着土壤条件的变化，重金属形态可能发生变化，从土壤中溶解进入水体，对人体健康产生一定的威胁。

2.4 影响人体健康和畜牧业发展

畜禽粪便是人畜共患疾病的主要载体，含有大量的病原微生物、寄生虫卵及滋生的蚊蝇。在自然条件下，污染水体的病原菌，由于天然水的自净作用，会很快死亡。若不及时清除，会造成环境中病原种类增多、菌量增大，以及病原菌和寄生虫的大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延［9］。畜禽长期处于这样的不良环境中，会造成仔猪（鸡）成活率低、育肥猪增重变慢、蛋鸡产蛋少、料肉（蛋）比增高［10］，严重阻碍了养殖业的发展。

3 畜禽粪便污染的防治对策

养殖业污染是动物生产过程中不可避免的污染。随着人们环保意识的提高，养殖业污染已经被人们和相关部门所重视，并在防治方面取得了一定的成效。但是，畜禽粪便污染并未得到有效的控制。随着科学技术的发展，可以利用先进科学技术来处理畜牧生产过程中的粪便污染。

3.1 畜禽养殖场合理选址

为了有效降低畜禽养殖场产生粪便对环境的污染，其选址非常重要。因此，对于新建养殖场，在选址时，应考虑以下几方面因素。（1）在河流、湖泊等地表水的一定辐射范围内禁止建场；（2）选址时应远离下渗率较高的地区；（3）尽量远离水土流失严重的地区［11］；（4）选择在周围有足够的农田，果园等地区，方便进行粪便消纳；（5）对现有选址不合理的畜禽养殖场进行搬迁。

3.2 开发新型饲料

饲料中过量的氮和磷等物质，随着粪尿排出体外，不仅造成了资源的浪费，而且对环境造成污染。例如，在畜禽粪便中，Cu和Zn的直接排泄量占饲喂总量的95%以上。Kornegay等［12］发现，动物饲料中90%的Cu随粪便排出体外，当猪饲料中Cu浓度为7～10mg／kg和250～370mg／kg时，粪便中Cu浓度从59～88 mg／kg 增加到1 330～2 367 mg／kg。因此，应加强饲料的研究，开发新型饲料，寻找饲料各组分间的最佳配比，提高饲料中氮和磷等的利用率，尽可能地减少未被畜禽利用的氮、磷等排出体外，有效降低氮、磷等造成的污染。

3.3 粪尿中氮／磷含量监测

定期监测畜禽场排放的粪尿中氮、磷含量，不达到排放标准的禁止向河流中排放。并与生产管理相结合，调控饲料中氮，磷等营养物质的比例，提高利用效率。最大限度减少氮，磷等营养物质的浪费和排放。

3.4 加强畜禽废弃物资源化利用

3.4.1 开发以粪便为原料的有机肥和无机肥 畜禽粪便与工业污染不同之处在于畜禽粪便是一种有价值的资源。经过减量化无害化处理后，可以将畜禽粪便制成优质的有机肥和无机肥，变废为宝。在国外，畜禽粪便还田是畜禽粪便处理利用的主要方向。例如，日本在短短几年内解决了畜禽粪便的污染问题，畜禽粪便还田运动起到了很大作用。应该学习国外先进技术，对畜禽粪便进行综合利用，大力推进畜禽粪便还田，积极开发以粪便为原料的有机肥和无机肥，减少畜禽粪便直接排放产生的污染。

3.5 选择畜禽粪便处理技术和模式

畜禽粪便中含有大量的病原体，在其资源化利用前，必须进行无害化处理。我国养殖场的规模大小不一，各地自然条件、经济条件千差万别，粪污处置与排放方式也不尽相同，因此养殖场粪便处理不可能只采用一种技术、一种模式。大中型养殖场粪污处理首先应考虑综合利用，使粪污达标排放。

3.5.1 使用先进的畜禽粪便处理技术 通过干检粪或固液分离出来的畜禽粪便中含有大量的有机质和氮、磷、钾等植物必需的营养元素，但也含有大量的微生物和寄生虫，只有经过无害化处理才能加以应用。常见的处理方法有生物发酵法、干燥法及焚烧法等。但焚烧法在燃烧处理时不仅使一些有利用价值的营养元素被烧掉，造成资源的浪费，而且易产生二次污染，不宜提倡。

污水经厌氧、好氧、土壤、生物、植物处理后达标排放或厌氧处理后用于蔬菜、果林地的渗灌施肥兼污水处理的方法，其运行方式投资少、费用低、亦还肥于田，并为有机农业、高效农业的发展奠定了基础，是目前最有实用价值、值得推广的处理方法之一。畜禽养殖污水处理常用方法主要有厌氧处理法和厌氧－好氧联合处理法。

3.5.2 畜禽粪便处理模式 目前，我国规模化畜禽养殖场处理粪污常见的模式有：能源模式、能源－环保模式、环保模式、生态工程模式。能源模式是以厌氧处理获取沼气为核心的大中型畜禽养殖场的能源工程；能源－环保模式是农业部倡导的、以厌氧发酵制取沼气为核心并结合环保要求的处置与利用方式；环保模式是环保部门倡导的，以预处理、厌氧、好氧、后处理等手段使污水处理后达标排放的方式，是较为全面的处理畜禽粪便的一种模式。生态工程模式是利用生态工程技术将粪水处理与污水资源化利用结合起来的模式，既解决环境污染问题，又充分利用资源，变废为宝。规模化畜禽养殖场可根据本场污染物处理要求及粪污处理方式，从而选择相应的处理模式。

3.6 畜禽粪污处理产业化

随着大型规模化养殖业的迅猛发展，吸引社会各界投资，使畜禽粪便处理处置形成产业化和专业化，这种运作模式不仅可解决畜禽养殖业环境污染问题，而且可为绿色食品生产提供可靠的物质保障，并通过出售有机肥提高经济效益，也可为农民创造就业机会。通过产业化吸引多方投资，开展专业运营，可以实现环境、农业和投资方共赢的局面，这种社会化服务是社会发展的必然趋势。

目前，我国畜禽养殖场粪污处理大量采用厌氧工艺和堆肥处理工艺，产生沼气和堆肥、肥料产品。随着沼气发电的利用及堆肥、沼渣、沼液的商品化利用，畜禽粪污处理技术也成为一种新型产业。

3.7 完善相关法律法规，充分发挥政府作用

我国的相关立法层次较低，目前的管理规范都只是行政法规和标准，还没有上升到法律的高度，因而其威慑性有限，养殖场自觉遵守的较少，在实践中存在有法不依和执法不严的现象。因此，应尽快完善相关法律法规，充分发挥政府的职能和作用，尽可能地使所有养殖场产生的畜禽粪便达标排放，有效减少畜禽粪便对水体的污染。

3.8 走农牧结合道路，发展循环经济

目前，集约化畜禽养殖场多建在大、中城市近郊是中国畜禽养殖业污染防治存在的主要问题之一。另外大量养殖专业户和专业村，导致畜禽粪便量大且集中，而城郊又无充足的土地进行消纳，形成农牧分离，种养严重脱节的不利局面，导致环境的严重污染［13－14］。化肥的大量使用导致有机肥施用量大幅减少，使畜禽粪便未得到有效利用。粪肥在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥，使粪便作为肥料还田是一种促进农牧良性循环、维持生态平衡的有效措施，特别是要考虑是否有足够的农田消纳粪污和提供优质饲料，提高粪便的利用效率，减少粪便的排放，走农牧结合的道路，发展循环经济。

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