石家庄市畜禽养殖污染现状及空间特征分析

路国彬　王夏晖　白　煜　高彦鑫　张晓丽

(1.环境保护部环境规划院，北京　100012；2.中国环境监测总站，北京　100012)



石家庄市畜禽养殖污染现状及空间特征分析

路国彬1王夏晖1白煜2高彦鑫1张晓丽1

(1.环境保护部环境规划院，北京100012；2.中国环境监测总站，北京100012)

【摘要】畜禽养殖污染的普遍性、区域性特征，使得畜禽养殖污染防治工作非常困难。本研究采用清单分析法，分析石家庄市各县(区、市)生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡五种畜禽的COD、NH3-N产生量、排放量和排放强度，分析其空间分布特征，识别出畜禽养殖污染的重点区域，使畜禽养殖业发展与污染防治更具针对性。结果表明，石家庄市畜禽养殖污染COD、NH3-N的产生量分别为153.00、2.63万吨，排放量分别为17.18、0.93万吨，排放强度分别为151.56、8.25kg/hm2。畜禽养殖污染已经成为石家庄市农村地区环境污染的主要来源。通过畜禽养殖污染空间特征分析，识别出正定县和栾城县为石家庄市畜禽养殖污染的优先控制区，应通过推广种养平衡、加强污染防治设施配置与运行、加强监管等措施进行重点控制。

【关键词】石家庄；畜禽养殖污染；空间特征；优先区域

随着工业污染防治设施配置的逐渐完善和正常运行，农业污染已经超过工业污染，成为水环境污染的主要来源，尤其是畜禽养殖污染，根据全国环境统计公报数据显示，2012年畜禽养殖业主要水污染物排放量中化学需氧量、氨氮排放量分别为当年工业源排放量的3.25倍、2.39倍[1]，与2010年相比呈扩大趋势[2]。在区域经济的不平衡发展条件下，伴随城镇化的快速推进，畜禽养殖业呈现出迅猛发展和区域性发展的特征，畜禽养殖污染也不可避免的呈现出区域性特征[3-4]。因此，识别出畜禽养殖污染的重点区域并加以控制，成为当前的首要任务。在农业尺度上的畜禽养殖污染研究已见报道[5-6]，而畜禽养殖污染的区域特征专项研究鲜有报道。

石家庄市作为京津冀区域一体化发展的核心城市，也是畜禽养殖污染防治的重点区域。本研究通过对辖区内畜禽养殖污染物产生量、排放量和排放强度进行分析，识别出石家庄市畜禽养殖污染控制的优先区域，以期为有关部门的决策提供借鉴和参考。

1研究方法与数据来源

依据《全国畜禽养殖污染防治“十二五”规划》和《“十二五”主要污染物总量减排核算细则》，本研究定义的畜禽养殖污染是指畜禽养殖生产、粪尿处理及综合利用过程中产生的污染物(COD和氨氮)，通过降水或地表径流汇入水体，引起的有机物或氮污染。将污染物分解为单元，以县级行政单位为最小单元，建立单元、污染物产生量、排放量之间的关系。本研究数据资料主要来源于2013年石家庄市年鉴及其他相关统计报表，收集用于污染核算的必须参数。污染物产生量、污染负荷、排放量和排放强度计算公式如下：

式中：P为畜禽养殖污染的产生量；EUi为污染源i的统计数；ρi为污染物i的产污系数；W为污染负荷，表征某一区域对畜禽养殖源污染物的负载量；E为畜禽养殖污染的排放量；Ci为i污染源j污染物的排污系数。EI为畜禽养殖污染的排放强度，表征畜禽养殖污染在土地上的富集程度，和畜禽养殖污染对环境的影响；AL为研究区域的土地面积。

本研究采用四级分区方法对石家庄市畜禽养殖污染进行分区[6]。通过统计分析法估算石家庄市23个县(区、市)各污染物产生量、排放量和排放强度的均值(μ)、最大值(max)、最小值(min)以及统计频率分布，进行了4级分区，分区区间分别为[min，1/2μ]，(1/2μ，μ]，(μ，2μ]，(2μ，max]，记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级区。

2结果与分析

2.1石家庄市畜禽养殖污染物产生量

2.1.1产生量年度变化情况

2004-2012年，石家庄市畜禽养殖污染物产生量总体呈下降趋势，下降幅度分别达81.63%、43.68%。其中，COD和NH3-N产生量年度变化趋势既有相同点，也存在差异。相同点主要表现为：①年产生量变化趋势都是经过先增长、后下降，再增长、再下降的变化后，总体呈现下降趋势。②两次上升幅度缓慢，上升时间都是出现在2004-2006年、2007-2011年两个时间段，上升幅度分别为7.45%和21.42%、6.85%和18.75%。③两次下降时间都出现在2007年和2012年，COD、NH3-N在两个时间下降幅度分别为50.98%和71.28%、45.49%和18.58%。不同点主要表现在：①下降程度不同，COD两次下降均达到显著水平；NH3-N第一次下降为显著，第二次下降为不显著。②2007-2012年，COD年产生量呈显著下降趋势，而NH3-N年产生量总体变化基本持平。石家庄市畜禽养殖污染物年产生量下降是基于畜禽养殖量的减少为基础的，主要是散养户的减少。近些年，由于经济的快速发展，农村地区自给自足的生产方式发生了根本改变，庭院散户养殖逐渐减少，取而代之的是家庭剩余劳动力外出打工，以获取更多的经济收入。

表1　畜禽养殖产排污系数表

2.1.2石家庄市畜禽养殖污染负荷

计算2012年石家庄市畜禽养殖源COD、NH3-N污染负荷分别为1349.28kg/hm2、23.43kg/hm2，远远超过全国的平均水平，说明石家庄市畜禽养殖源潜在威胁非常大，需要加强监管，防止危害发生。各县(区、市)之间COD、NH3-N的污染负荷差异极显著，污染负荷最大的栾城县(4449.90kg/hm2、72.77kg/hm2)是污染负荷最小的平山县(79.54kg/hm2、1.68kg/hm2)的55.95、43.32倍。COD污染负荷排前五位的分别为栾城县(4449.90kg/hm2)、正定县(4051.87kg/hm2)、无极县(2612.59kg/hm2)、藁城市(1839.40kg/hm2)和行唐县(1479.45kg/hm2)；NH3-N污染负荷最严重的五个县(市)和COD基本一致，仅在第五位由行唐县(12.45kg/hm2)改为了新乐市(29.62kg/hm2)。石家庄市仍然是畜禽养殖污染负荷最严重的地区之一，为实现“十二五”畜禽总量减排目标，一方面逐步减少散养户和小型养殖单元的数量，以可消纳土地面积为基础，逐步扩大畜禽养殖规模和规模养殖单元数量；另一方面，加大规模化畜禽养殖场(小区)废弃物处理设施配套比例，落实管护人员责任，加强处理设施运行监管。

2.2石家庄市畜禽养殖污染物排放量

2.2.1年度排放情况

2012年，石家庄市生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡排放COD、NH3-N的总量分别为17.18万吨、0.93万吨(表2)。奶牛、肉牛和蛋鸡对COD的贡献率较高，分别为28.22%、24.70%和22.43%；生猪和蛋鸡对NH3-N的贡献率较高，分别为46.61%和33.71%，说明在污染物的贡献上，表现出明显的种间特征。蛋鸡对两种污染物的贡献均较高，因此应加强蛋鸡源污染控制，采取切实可行的措施，控制非规模化养殖单元发展和规模化养殖场(小区、专业户)优先配套建设污染防治设施，保障污染减排推进。

表2　畜禽养殖源与污染物排放量的关系

从各区县排放情况看，正定县、行唐县、栾城县、藁城市和无极县对COD的贡献率较高，分别为2.10万吨、1.73万吨、1.70万吨、1.70万吨和1.53万吨；辛集市、藁城市、栾城县、无极县、新乐市对NH3-N的贡献率较高，分别为0.11万吨、0.10万吨、0.08万吨、0.07万吨、0.07万吨。藁城市、栾城县和无极县对COD、NH3-N的贡献率均较高，这与这些地区的畜禽养殖情况有关。从以上分析可以看出，COD、NH3-N等污染物排放具有明显的地域特征。

2.2.2石家庄市畜禽养殖污染物排放强度

2012年石家庄市五类畜禽养殖源COD、HN3-N平均排放强度分别为151.56kg/hm2、8.25kg/hm2，不同县(区、市)之间差异很大，其中，栾城县排放强度最大，分别为492.95kg/hm2、24.25kg/hm2，为排放强度最小的平山县(石家庄市辖区除外)排放强度的52.78和36.74倍，说明五类畜禽养殖源污染物在石家庄市分布区域差异明显。五种畜禽对不同污染物的贡献也不相同，奶牛对COD的贡献最大，平均排放强度44.17kg/hm2，其次为蛋鸡、肉牛、生猪，排放强度最小的是肉鸡，为12.40kg/hm2；生猪对NH3-N的贡献最大，平均排放强度3.77kg/hm2，其次为蛋鸡、肉鸡、奶牛，排放强度最小的是肉牛，为0.45kg/hm2。

计算各县(区、市)、五种畜禽间COD、NH3-N的变异系数分别为88.88%和79.22%、39.79%和94.40%，说明地域间畜禽养殖污染物排放强度变化很大，五种畜禽间COD排放强度的变化不大，但畜禽间NH3-N排放强度则差异明显。因此，通过排放强度，分析畜禽养殖污染源的区域分布特征，识别畜禽养殖污染防治的优先区域，对石家庄市实施有效环境管理和污染控制具有重要的意义。

表3　石家庄市畜禽养殖源与污染物排放强度的关系　kg/hm2

2.3石家庄市畜禽养殖污染的空间特征

根据畜禽养殖污染物产生量、排放量、排放强度，将石家庄市各县(区、市)划分为四级区，分别记作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级区。石家庄市畜禽养殖污染物产生量、排放量和排放强度分布呈现明显的区域性特征，不同污染物之间的差异较小。

畜禽养殖污染物产生量是各县(区、市)养殖规模的直接反应。产生量最大的区域主要是畜禽养殖业发达的区域，包括正定县、辛集市。Ⅰ级区包括石家庄市辖区、平山县、灵寿县、高邑县和深泽县。究其原因，主要包括以下几方面：石家庄市区由于城市发展较快，城镇化率较高，畜禽养殖业不发达；平山县、灵寿县和高邑县为山区或丘陵区，受地形、气候等影响，养殖规模较小；深泽县虽位于平原区，粮食和经济作物种植较广，但未达到种养平衡，养殖业比较落后。Ⅱ级区包括井陉县、鹿泉市、赞皇县和赵县。石家庄市大部分县(市)属于Ⅲ级区，包括行唐县、新乐市、无极县、藁城市、晋州市、栾城县和元氏县，这些县(市)主要分布在东部低地平原区，农业发达，种养结合紧密。

石家庄市畜禽养殖污染排放量的空间特征与产生量基本一致。说明当前石家庄市畜禽养殖业发展比较粗放，畜禽养殖污染防治设施建设比例、运行稳定性均比较低，养殖规模是影响污染总量的主要原因。灵寿县污染物排放量较全市平均变化有所加重，可能是受到周边养殖大县(市)的影响，这也符合正定县NH3-N排放量较全市平均变化有所减轻的趋势。

石家庄市畜禽养殖污染物排放强度反映了畜禽养殖集约化程度和单位土地面积载畜量对环境的影响，与产生量和排放量相比，其空间特征变化较大。与排放量相比，COD排放强度增大的区域包括栾城县、高邑县、深泽县，减小的区域包括井陉县、赞皇县、辛集市、灵寿县、元氏县；NH3-N排放强度增大的区域包括正定县、栾城县、深泽县、高邑县，减小的区域包括灵寿县、辛集市。污染物排放特征的变化与区域的土地面积呈正相关。

从以上分析，结合人口发展因素可以得出，石家庄市畜禽养殖污染优先控制区为市辖区、正定县和栾城县，重点控制区为行唐县、新乐市、藁城市、深泽县、晋州市、辛集市，一般控制区为鹿泉市、元氏县、高邑县和赵县，灵寿县、平山县、井陉县和赞皇县为优先发展区。

3结论

(1)石家庄市畜禽养殖污染物排放量总体呈下降趋势。2012年，COD、NH3-N产生量分别为153.00、2.63万吨，污染负荷分别为1349.28、23.43kg/hm2，排放量分别为17.18、0.93万吨，排放强度分别为151.56、8.25kg/hm2，表明石家庄市畜禽养殖污染仍处高位，防控形势依然严峻。

(2)不同畜禽之间对污染物的贡献率不同，生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡对COD的贡献率分别为16.81%、28.22%、24.70%、22.43%和7.84%，对NH3-N的贡献率分别为46.61%、5.31%、5.86%、33.71%和8.51%。说明通过调整不同区域间养殖畜禽的品种，同样可以达到污染减排的目的。

(3)石家庄市畜禽养殖污染物分布具有区域性特征。东部地区为畜禽养殖污染的重点防控地区，正定县和栾城县是畜禽养殖污染最严重的县，在今后畜禽养殖业发展规划制定过程中，严格以地定畜，控制发展规模，在向西部地区适度发展的过程中，加大东部地区畜禽养殖业发展的控制力度，提高规模化畜禽养殖场污染防治设施配套比例，加强畜禽养殖污染防治设施运行监管，加强畜禽养殖场建设“三同时”制度执行监管。

参考文献：

[1]环境保护部.全国环境统计公报(2012年)[EB/OL].http：//zls.mep.gov.cn/hjtj/qghjtjgb/201311/t20131104_262805.htm.

[2]环境保护部，农业部.全国畜禽养殖污染防治“十二五”规划[Z]，2012-11-14.

[3]周凯，雷泽勇，王智芳，史杰，彭兴芝.河南省畜禽养殖粪便年排放量估算[J].中国生态农业学报，2010，05：1060-1065.

[4]田素妍，郑微微，周力.中国低碳养殖的环境库兹涅茨曲线特征及其成因分析[J].资源科学，2012，03：481-493.

[5]段华平，孙勤芳，王梁，朱琳，冯金飞，卞新民.常熟市农业和农村污染的优先控制区域识别[J].环境科学，2010，04：911-917.

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[8]董红敏，朱志平，黄宏坤，陈永杏，尚斌，陶秀萍，周忠凯.畜禽养殖业产污系数和排污系数计算方法[J].农业工程学报，2011，01：303-308.

作者简介：路国彬，工程师，主要研究方向为农业环境和畜禽资源保护

通讯作者：张晓丽，工程师，主要研究方向为农村环境保护

中图分类号：X501

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)04-0163-04

Analysis of the Situation and Spatial Distribution of AnimalBreedingPollutioninShijiazhuang

LU Guobin1WANG Xiahui1BAI Yu2GAO Yanxin1ZHANG Xiaoli1

(1.Chinese Academy for Environmental Planning，Beijing 100012；2.China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100083)

Abstract：The pollution of animal breeding is so common and regional，which causes it has been vary difficult to prevent it. This study used Inventory analysis to analyze the production，emission load and emission intensity of COD and NH3-N of pig，dairy，beef，laying hens and broiler chicken in Shijiazhuang and analyzed their spatial distribution. Then we made out the priority areas of animal breeding pollution so that we can prevent the pollution and develop animal breeding more specifically. The results showed that the production，emission load and the emission intensity of COD was 153.00×104t，17.18×104t and 151.56/hm2，respectively. And the production，emission load and the emission intensity of NH3-N was 2.63×104t，17.18×104t and 8.25kg/hm2，respectively. The animal breeding pollution has been the main source of the rurual area in Shijiazhuang. We identified the Zhengding County and the Luancheng County were the prior controlling regions by the analysis of spatial distribution. To focus to contral the pollution，we can promote the farming-feeding balance，enhance supervision and reinforce the configuration and operation of pollution installations.

Keywords：Shijiazhuang；animal breeding pollution；spatial distribution；priority areas

项目资助：国家水体污染控制与治理科技重大专项“流域农业面源污染防控整装技术与清洁农业流域示范”(项目编号：2015ZX07103-007)；环境保护部项目“农村与农业环境保护监管”(项目编号：1441101800031)

引用文献格式：路国彬等.石家庄市畜禽养殖污染现状及空间特征分析[J].环境与可持续发展，2016，41(4)：163-166.