遵义市畜禽养殖业粪便排放量估算及对环境的影响

张宝成，白艳芬，李宪碧，王加真

(遵义师范学院 生命科学学院，贵州 遵义 563002)

近年来畜牧业快速发展[1]。畜牧生产中产生大量的粪尿，不但易滋生病原微生物[2]而且产生温室气体[3]，给环境造成很大压力。在畜禽饲养中添加的铜和锌等重金属元素大部分会通过粪便的形式返回到环境中；畜禽粪尿中的氮磷等物质进入水体造成河流湖泊富营养化，水体中溶解氧急剧下降，对水生生态系统造成很大威胁。如农业污染对我国太湖污染的贡献为59%，而畜牧业是产生农业污染的主要来源。

遵义市位于黔北喀斯特区域，其生态环境敏感，稳定性弱[4]，很容易受到外界环境干扰。该区域土壤浅薄吸附能力差，大于10 mm的降水呈增加趋势，易把畜牧养殖产生的粪尿中富营养物质、氮、磷和重金属元素带入水体，产生环境污染。本文对遵义市近16年来畜牧产业产生的养殖废弃物进行估算，为黔北喀斯特区畜牧业治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

畜牧相关数据来源于遵义市2000～2015年统计年鉴[5]。计算时采用平均排放系数。

1.2 研究方法

遵义畜牧业中的主要畜禽为牛、猪、羊和鸡，其他动物驴和马的数量不到畜牧业总动物数量的1%，因此，本研究只考虑牛、猪、羊和鸡这4种动物的排泄量。

TG:排放量；Ai：第i种动物的排放系数；Ni: 第i种动物总数量。

遵义市畜禽养殖排泄粪尿中的污染物(总氮、总磷、氨氮、化学耗氧量[COD]、五日生化耗氧量[BOD5])参照相关文献以及环保部发布的相关数据进行计算[2]，这些系数见表2。

污染物的计算：

Tp:总的污染物；Bi:为畜禽的粪尿相应的排放系数；Ni:畜禽的相应数量；M:为Bi畜禽的尿粪的鲜重。

目前缺乏畜禽动物的排放标准，石建州等[2]系统总结了国内关于畜禽粪便排放量对南阳市畜牧业进行了估算。因此，本研究参考其排放系数及其相关计算方法，这4种动物的排放系数参考表1进行计算[2]。禽类的饲养期较短，通常是210 d，生猪的平均饲养周期按照199 d进行计算，牛和羊的饲养时间较长按照1年 (365 d计算) 进行计算[2,6]。

表1 畜禽粪便日排泄系数Table 1 Daily excretion coefficient of livestock manure kg/(head·d)

2 结果与分析

2.1 畜禽粪便排泄物及COD 、BOD5 、NH3-N、TP和TN 变化

由图1可知，遵义市养殖业在近16年来牛粪的排泄总体呈现下降趋势，平均值为1.33×109kg/a，变异系数为31.84%。羊和猪的粪便排泄量先增加后降低、然后是小幅度增加-降低-增加的变化趋势，平均值分别为2.58×108kg/a和2.99×108kg/a，变异系数分别为31.00%和20.55%。鸡的排泄物呈现增加-降低-增加的变化趋势，平均值为1.31×109kg/a，变异系数为16.17%。

表2 畜禽粪便中污染物的平均含量Table 2 Pollutant concentrations of livestock and poultry manure excretion kg/t

表3 畜禽粪便及排泄物中重金属元素含量Table 3 Content of heavy metals in livestock manure mg/kg

遵义市畜禽污染物排放量见表4。畜禽排泄物中COD排放量为14.25×107kg/a，其中牛的排放占总排放量45.26%，位居第一，猪排泄占总排放量37.54%，鸡排放量占总排放量16.35%，羊粪COD较少为0.12×107kg/a。BOD5的排放总量为9.89×107kg/a，牛的排放量最大，为总排放量的58.64%；其次是猪45.10%，鸡和羊的排泄物BOD5较少仅占5.16%和1.12%。

氨氮的排放总量为9.97×106kg/a，其中猪产生的氨氮最大为总排放量的57.87%，其次是牛占36.31%，较小的是羊和鸡分别占2.11%和3.71%。

总磷的排放量为7.82×106kg/a，猪的排放量最大占总排放量的42.32%，其次是牛的排放量占39.39%，鸡和羊的排放量分别占总排放量的9.72%和8.57%。总氮的排放量为53.14×106kg/a，其中牛产生的总氨氮位居第一，占总氮的69.63%；其次是猪占29.26%；羊和鸡产生的氨氮分别占3.63%和2.56%。

图1 2000～2015年遵义市畜禽粪便及排泄物变化趋势图Fig.1 Changes of livestock and poultry dung and excreta inZunyi during the study period from 2000 to 2015

2.2 畜禽粪便排泄物中重金属元素的量

遵义市畜禽重金属平均污染物的排放量如表5所示。总的来讲，牛、猪、鸡和羊对锌、铜、铬、铅、镉、镍、砷和汞的贡献分别在25%～72%、12%～65%、4%～43%和1%～40%间波动，对不同元素的贡献有所差异。

表4 2000～2015年遵义市畜禽污染物排放量Table 4 Emission of livestock and poultry pollutants in Zunyi during 2000 to 2015 kg/a

表5 遵义市畜禽重金属污染物平均排放量Table 5 Emission of heavy metal pollutants in livestock and poultry pollutants in Zunyi kg/a

3 讨 论

遵义市养殖企业通过环评的仅占36.80%，建成污染处理设施的为58.40%。而遵义市畜禽养殖排泄物中产生的COD排放量为14.25×107kg/a。可见，遵义的畜禽养殖产生的环境污染很严重。遵义位于长江源头，河流密度较高0.3 km/km2，有乌江、綦江和赤水河水系，每公里产水量为58×104m3。水域很容易受到污染，如2014年度贵州省环境状况公报指出乌江水系呈中度污染，污染物主要是COD、总磷和氨氮，劣于Ⅴ类水质占22.6%、Ⅴ类水质占3.2%、Ⅳ类水质占9.7%；湖库水质呈现一定程度污染，Ⅳ类水质占32%，Ⅴ类水质占4%，主要不达标项目为COD、总磷和BOD5。遵义是贵州省的重要畜禽养殖区之一，遵义养殖业产生的COD和氨氮分别占全省的40.14%和10.73%[9]。

畜禽养殖结构是影响养殖排泄物的重要因素。畜禽养殖中畜禽种类常受到消费市场和外界市场的影响，从而对畜禽养殖结构产生影响。如2006年爆发的禽流感[7]影响到2007的家禽数量，因此畜禽粪便在研究期间的值最低(图1)。在猪肉价格波动较大的2004～2008年中[8]，遵义市生猪饲养数量随之波动，造成养猪的粪便污染物的巨大波动，在2007年成为研究期间的最低点。总的来讲遵义市羊的数量较少其粪便污染物量最小，而牛和猪的排泄物对环境的影响较大。

遵义市畜牧业产生的COD排放量较大，而具备处理的养殖企业仅占58.40%，这意味着每年将有近5.93×107kg的COD进入到环境中。有研究表明，遵义市地下水质监测中发现17.4%的水质呈现逐渐变差趋势[10]。研究区位于岩溶发育区，土壤侵蚀速度是岩石分化为土壤的56～129倍[11]，而且土壤中缺乏形成土壤团聚体的粘粒。该区域大于10 mm降水呈增加趋势[12]，这有利于分散土壤随地表径流流失。与其他非喀斯特区域相比，喀斯特区不利于土壤对畜牧养殖排放的污染物中氮、磷和BOD5以及COD的吸附作用，很容易进入水体造成水体污染。这与先前报道的喀斯特区三叉河流域在枯水季水质污染严重，主要是农业造成水体中总氮、化学需氧和总磷增加产生富营养化[13]。

畜牧业排泄金属元素多为水溶态，很容易随着进入地表和地下水体。研究表明遵义市城郊发现，在丰水期通过饮用地下水患癌症人为万分之1.50～3.52，主要是由于地下水受重金属铬、铜和锌污染[14]。如对遵义市赤水河的研究表明，多种重金属对该水体造成一定污染，主要污染重金属为Cu、Cd、Cr、Pb、As和Hg，主要受城市化和农业生产等[15]。

4 建 议

综上所述，遵义市地质环境特殊土壤浅薄，生态环境承载能力较弱，容易受外界环境的影响。畜牧业生产易对当地环境造成污染，希望引起当地相关管理部门重视，合理规划发展，促进当地农业产业和经济协调稳步发展、促进畜牧业发展中排污健康有序发展，减少或者杜绝任意排放等通过淋滤作用进入地下水、河流或者湖泊水库造成污染。为环境保护和防治污染提供科学依据。

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