邢臺市畜禽糞尿污染現(xiàn)狀分析及對策

張明華，謝文勇，武建領(lǐng)

（1.河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北石家莊050021；2.河北省環(huán)境保護(hù)廳，河北石家莊050051；3.邢臺市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北邢臺054000）

邢臺市畜禽糞尿污染現(xiàn)狀分析及對策

張明華1，謝文勇2，武建領(lǐng)3

（1.河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北石家莊050021；2.河北省環(huán)境保護(hù)廳，河北石家莊050051；3.邢臺市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北邢臺054000）

利用統(tǒng)計資料和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合國內(nèi)外研究，確定邢臺市畜禽糞尿資源的計算參數(shù)和計算方法，估算了邢臺市畜禽糞尿產(chǎn)生量及其中的氮磷養(yǎng)分的含量、CODCr含量和單位耕地負(fù)荷量，并分地區(qū)提出畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷警報值，為邢臺市畜禽養(yǎng)殖污染防治提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。

畜禽養(yǎng)殖污染；排泄系數(shù)；污染負(fù)荷；警報值

近20年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和國民生活水平的提高，肉類產(chǎn)品消費量年增速度接近或者超過10%，畜禽存欄量每10年增加1～2倍[1～2]。2008年全國畜牧業(yè)總產(chǎn)值20 582.6億元，占農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值的比重達(dá)35.5%。畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展在改善城鄉(xiāng)生活的同時，也引發(fā)一系列環(huán)境問題。第一次全國污染源普查結(jié)果顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD排放量705.98萬t，占COD排放總量的23.3%；總氮排放量45.75萬t，占總氮排放總量的9.7%；總磷排放量9.16萬t，占總磷排放總量的21.6%。

邢臺市2007年畜牧業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)351 198萬元，占農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)總值的23.96%。本研究試圖在收集國內(nèi)外相關(guān)研究資料和確定邢臺市畜禽糞尿計算參數(shù)的基礎(chǔ)上，估算邢臺市各縣（市、區(qū)）畜禽糞尿資源、養(yǎng)分量、單位耕地負(fù)荷量、污染物數(shù)量，分析畜禽糞尿養(yǎng)分資源與污染潛力，從而為科學(xué)發(fā)展畜禽養(yǎng)殖、防治畜禽養(yǎng)殖污染提供依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

本研究中邢臺市畜禽養(yǎng)殖數(shù)量來源于《邢臺市統(tǒng)計年鑒2008》。確定豬的飼養(yǎng)周期一般為199 d，牛、驢等大型牲畜及羊為365 d，雞的飼養(yǎng)周期取平均值為210 d，兔的飼養(yǎng)期為90 d[3～5]。因此，將豬、雞、兔當(dāng)年的出欄數(shù)分別作為其飼養(yǎng)數(shù)量，將牛、驢等大型牲畜及羊的年末存欄量作為其飼養(yǎng)數(shù)量。

1.2 計算參數(shù)

1.2.1 畜禽糞尿排泄系數(shù)

畜禽糞尿的日排泄量與品種、體重、生理狀態(tài)、飼料組成和飼喂方式等均相關(guān)[6～7]。我國目前尚沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，通過收集比較國內(nèi)公開發(fā)表的文章[3,5,7～11]，確定各類畜禽新鮮糞尿的排泄系數(shù)（表1）。

表1 邢臺市畜禽糞尿排泄系數(shù)

1.2.2 不同畜禽鮮糞尿污染物平均含量

不同畜禽鮮糞尿污染物平均含量來自文獻(xiàn)[11]。

1.2.3 計算方法

參照文獻(xiàn) [10]，本研究采用計算方法匯總?cè)缦?

①畜禽年產(chǎn)糞量＝飼養(yǎng)量×飼養(yǎng)期×糞排放系數(shù)；②畜禽年產(chǎn)尿量＝飼養(yǎng)量×飼養(yǎng)期×尿排放系數(shù)；③畜禽糞中污染物產(chǎn)生量＝畜禽年產(chǎn)糞量×畜禽鮮糞尿污染物平均含量；④畜禽尿中污染物產(chǎn)生量＝畜禽年產(chǎn)尿量×畜禽鮮糞尿污染物平均含量。

2 邢臺市畜禽糞尿及污染物產(chǎn)生量估算

如表2所示，邢臺市2007年畜禽糞尿產(chǎn)生量為786.77萬t，其中糞產(chǎn)生量為527.05萬t，尿產(chǎn)生量為259.72萬t。糞尿中CODCr產(chǎn)生量為19.83萬t，BOD產(chǎn)生量為16.35萬t，NH3-N產(chǎn)生量為1.76萬t。主要畜禽種類中，以豬、牛、雞糞便和主要污染物產(chǎn)生量最大。

表2 2007年邢臺市畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量

如表3所示，邢臺市耕地畜禽糞尿負(fù)荷量為12.17 t/hm2，耕地畜禽糞尿純N負(fù)荷量為71.59 t/hm2,耕地畜禽糞尿純P負(fù)荷量為21.67 t/hm2。畜禽糞尿產(chǎn)生總量列前3位的是寧晉縣、南宮市、隆堯縣；耕地畜禽糞尿負(fù)荷量列前3位的分別是大曹莊管理區(qū)、臨城縣、內(nèi)丘縣；耕地畜禽糞編純N負(fù)荷量列前3位的是大曹莊、臨城縣、沙河市；耕地畜禽糞尿純P負(fù)荷量列前3位的是大曹莊、臨城縣、柏鄉(xiāng)縣。

3 邢臺市畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境影響的分析

3.1 對水體環(huán)境影響的分析

國家環(huán)保總局南京環(huán)科所研究顯示，從全國來看，固態(tài)糞污中污染物進(jìn)入水體的流失率處于2%～8%的水平，而液體排泄物中污染物進(jìn)入水體的流失率達(dá)到了50%。具體到COD流失率:牛糞的COD流失率為6.16%；豬糞的COD流失率為5.58%；羊糞的COD流失率為5.50%；家禽糞的COD流失率為8.59%；牛豬尿的COD流失率為50%[12]。按照以上數(shù)據(jù)計算邢臺市2007年畜禽糞尿COD的流失情況，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，邢臺市2007年進(jìn)入水體的畜禽糞尿COD為2.31萬t，是當(dāng)年工業(yè)COD排放量的1.09倍，畜禽養(yǎng)殖對水體的污染已超過工業(yè)的污染水平。

表3 2007年邢臺市各縣（市、區(qū)）畜禽糞尿總量和耕地畜禽糞尿、純養(yǎng)分N、純養(yǎng)分P負(fù)荷量

表4 2007年邢臺市畜禽糞尿及COD的流失量 萬t

3.2 對耕地負(fù)荷的分析

3.2.1 畜禽糞尿耕地負(fù)荷的分析

盡管不同畜禽品種和不同區(qū)域會有所變化,但是一般每公頃土地能夠負(fù)荷的畜禽糞尿在30～45 t左右，如果高出這一水平，就會帶來土壤的富營養(yǎng)化，對環(huán)境產(chǎn)生影響[3]。一般認(rèn)為警報值為R＝Q/P，Q是耕地畜禽糞尿負(fù)荷量，P是有機肥最大適宜施用量。這里P值取最大限度45 t為最大理論適用量。

表5 畜禽糞尿土地負(fù)荷警報值分級的環(huán)境影響 [13]

邢臺市2007年警報值R＜0.4，說明該市畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境無影響。大曹莊耕地畜禽糞尿負(fù)荷量最大，對環(huán)境影響較嚴(yán)重。臨城縣、內(nèi)丘縣、寧晉縣畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境稍有影響，其它縣（市、區(qū))畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境無影響（見表6）。

表6 邢臺市畜禽糞尿負(fù)荷警報值前五位縣（市、區(qū)）

3.2.2 畜禽糞尿純N、P養(yǎng)分耕地負(fù)荷的分析

單位耕地面積上畜禽糞尿N、P營養(yǎng)元素的負(fù)荷反映了畜禽糞尿?qū)τ诟赝寥赖奈廴撅L(fēng)險。朱兆良[14]研究表明,大面積化肥年施氮（N） 量應(yīng)該控制在150～180 kg/hm2，超過這一水平就會引起環(huán)境污染。糞便年施氮量與土壤質(zhì)地、肥力和氣候等自然條件有關(guān)，綜合考慮這些影響因素，歐盟的農(nóng)業(yè)政策規(guī)定，糞肥年施氮（N）量的限量標(biāo)準(zhǔn)為170 kg/hm2，研究表明，超過這個極限值將會帶來硝酸鹽的淋洗[15]。

邢臺市2007年耕地畜禽糞尿純N負(fù)荷量為71.59 kg/hm2。大曹莊、臨城縣耕地畜禽糞尿純N負(fù)荷量超過150 kg/hm2，其中大曹莊耕地畜禽糞尿純N負(fù)荷量高達(dá)269.8 kg/hm2（見表3），已嚴(yán)重威脅了該地區(qū)的環(huán)境。

磷在土壤中的移動性較差，易在土壤中累積。因此評價糞便磷養(yǎng)分的環(huán)境效應(yīng)時，既要考慮到因施用糞尿磷養(yǎng)分的量，也要兼顧土壤的供磷水平。過量的磷會通過土壤的淋洗而進(jìn)入地表徑流造成水體的富營養(yǎng)化[16]。土壤的糞尿年施磷（P2O5）量不能超過80 kg/hm2（約35 kg P/hm2）[17]。

邢臺市2007年耕地畜禽糞尿純P負(fù)荷量為21.67 kg/hm2，未對環(huán)境產(chǎn)生影響。大曹莊、臨城縣、柏鄉(xiāng)縣、沙河市耕地畜禽糞尿純P負(fù)荷量均超過了極限值35 kg/hm2（見表3）。

4 對策建議

邢臺市防治畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染，應(yīng)遵循“綜合利用優(yōu)先、資源化、無害化、減量化”的原則，走可持續(xù)發(fā)展道路。

科學(xué)規(guī)劃，清潔生產(chǎn)。要結(jié)合當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)總體規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃和畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃，做好畜禽養(yǎng)殖污染防治規(guī)劃，優(yōu)化規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場（小區(qū)）及其污染防治設(shè)施的布局，避開飲用水水源地等環(huán)境敏感區(qū)域。同時要大力推進(jìn)現(xiàn)有規(guī)模養(yǎng)殖場標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，遵循畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治規(guī)范，實行畜禽養(yǎng)殖污染源頭削減，發(fā)展清潔養(yǎng)殖。要推廣“干清糞”或“糞水固液分離”等無水或少水養(yǎng)殖技術(shù)，最大程度地收集畜禽糞便，盡量減少廢水排放量，提高資源化利用水平；積極推進(jìn)清潔養(yǎng)殖，改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式，推廣綜合科學(xué)飼養(yǎng)、資源化利用、無害化處理等各項防治措施，實現(xiàn)養(yǎng)殖生產(chǎn)全過程控制。[18]

對已建成的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場，要采取切實可行的防治措施，對生產(chǎn)過程中各產(chǎn)污環(huán)節(jié)進(jìn)行有效治理，根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場規(guī)模推行適宜的畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化處理模式和資源化綜合利用模式，提高末端治理效率，限時達(dá)標(biāo)排放。同時要做到產(chǎn)用平衡，實行種養(yǎng)結(jié)合，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)還田利用。對選址不當(dāng)及無法實現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放的畜禽養(yǎng)殖場，要實行關(guān)停、搬遷等措施，以減少對環(huán)境的污染。

非集約化畜禽養(yǎng)殖廢物實行“統(tǒng)一收集、集中處理”模式，既可解決非集約化畜禽養(yǎng)殖污染問題，又促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中種養(yǎng)間物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，達(dá)到種養(yǎng)區(qū)域平衡[19]。但是由于該模式涉及收集、運輸、沼液消納返回等，是一個復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要通過數(shù)學(xué)模型及實踐進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到效率最優(yōu)，成本最低。

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Analysis on Present Condition and Strategies of Livestock Excrement and Urine Pollution in Xingtai

Zhangminghua1， XieWenyong2， Wu Jianling3
（1.Hebei Environmental Monitoring Centre，Shijiazhuang Hebei0500211；2.Bureau of Environmental Protection of Hebei Province， Shijiazhuang Hebei 0500182；3.Xingtai Environmental Monitoring Station， Xingtai Hebei054000）

The production of livestock and poultry manure,the amounts of nitrogen,phosphorus and the chemical oxygen demand,and the demand of the manure in Xingtai city were analyzed based on statistical data and literatures.The paper put forward the alarm values of pollution loading capacity of livestock and poultry breeding for different counties in Xingtai to provide the scientific basis and technological support for controlling breeding pollution of livestock and poultry.

livestock and poultry pollution； excretion coefficient； pollution loading capacity；alarm value

X71

A

1008-813（2011）03-0070-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2011.03.020

2011-04-25

張明華（1979—），女，河北省遵化市人，畢業(yè)于河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，工程師。