淺談“互聯(lián)網(wǎng)+”的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境污染治理預(yù)警機制

張麗君 耿彧 劉孝剛

（1，錦州醫(yī)科大學(xué)公共基礎(chǔ)學(xué)院121001；2，錦州醫(yī)科大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院121001）

農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)與人類日常生活息息相關(guān)，肉、蛋、奶等畜禽養(yǎng)殖附屬產(chǎn)品是人們必需的營養(yǎng)品，然而農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境也造成巨大影響。首先，畜禽糞便挑戰(zhàn)了周邊土壤、水體和空氣的承載力，土壤與大氣、水域和生物環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，有研究表明，我國超過70%的河流受到農(nóng)村水源污染，有機肥被化肥的取代使大量畜禽糞便無法得到合理利用，當(dāng)前畜禽糞便污染已成為世界普遍關(guān)注的問題[1]。其次，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的密集度升高，對天然草場也侵蝕嚴(yán)重，給生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，導(dǎo)致各種疾病頻繁發(fā)生。因此，建立環(huán)境污染治理預(yù)警機制是引導(dǎo)畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的必要手段，對環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)逆化演變、退化、惡化的及時報警，可超前預(yù)見環(huán)境的演變趨勢、方向、速度和后果，對人類起到警覺作用[2]。本文在“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)行動方案[3]的指引下，針對農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境污染問題，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析，探討構(gòu)建土壤、水體和空氣等資源環(huán)境承載能力的立體預(yù)警機制。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”下的農(nóng)村環(huán)境污染治理立體預(yù)警機制

1.1 農(nóng)村畜禽糞便的負(fù)荷量預(yù)警機制

畜禽糞便是農(nóng)村環(huán)境污染的主要來源，準(zhǔn)確估算出一定區(qū)域面積下的最大畜禽糞便負(fù)荷量是首要解決的問題，可以通過以下公式來計算畜禽每年的糞便產(chǎn)生量。

（1）根據(jù)飼養(yǎng)周期進(jìn)行計算，公式為：

存欄量×日排泄系數(shù)×飼養(yǎng)周期

（2）根據(jù)年末存欄量進(jìn)行計算，公式為：

（存欄量+年末存欄量）×日排泄系數(shù)×飼養(yǎng)周期

（3）如果不考慮飼養(yǎng)周期，則計算方法為：

存欄量×日排泄系數(shù)(kg/d)×365(d)

其中，日排泄系數(shù)為單個畜禽動物每天排出糞便的數(shù)量，以濕基為標(biāo)準(zhǔn)。

（4）通常計算畜禽糞便負(fù)荷量是以農(nóng)田耕地面積作為實際的負(fù)載面積，以豬糞當(dāng)量為基準(zhǔn)，畜禽糞便的負(fù)荷量計算公式為：

畜禽糞便的負(fù)荷量=(∑(各類畜禽類總量×相對于豬糞當(dāng)量的系數(shù))有效耕地面積

（5）上海農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提出了畜禽糞便負(fù)荷警報值的5級分類標(biāo)準(zhǔn)，用畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷量同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田以豬糞當(dāng)量計的有機肥理論最大適宜施肥量的比值r來間接表達(dá)畜禽糞便負(fù)荷量承受程度。

根據(jù)比值r所處的不同范圍，可以預(yù)測出一定區(qū)域面積下的畜禽糞便的負(fù)荷情況和對環(huán)境的污染程度，對進(jìn)一步合理規(guī)劃畜禽養(yǎng)殖規(guī)模起到有效指導(dǎo)作用。當(dāng)r≤0.4時，警級為1級，無污染，此時可以大面積擴大畜禽養(yǎng)殖規(guī)模；當(dāng)0.4＜r≤0.7時，警級為2級，稍有污染，可以適當(dāng)擴大畜禽養(yǎng)殖規(guī)模；當(dāng)0.7＜r≤1.0時，警級為3級，有污染，應(yīng)該維持原有畜禽養(yǎng)殖規(guī)模；當(dāng)1.0＜r≤1.5時，警級為4級，較嚴(yán)重污染，應(yīng)引起高度重視，并將畜禽養(yǎng)殖規(guī)模降低，對該區(qū)域環(huán)境污染也要及時防控治理；當(dāng)r＞1.5時，達(dá)到嚴(yán)重污染，此時應(yīng)大幅度降低畜禽養(yǎng)殖規(guī)模，并對該區(qū)域環(huán)境污染納入重點防控治理范圍，而且治理的投入力度也要適量加大。

1.2 農(nóng)村水污染預(yù)警機制

世界衛(wèi)生組織曾發(fā)布一組數(shù)據(jù)表明，全世界80%的疾病和50%的兒童死亡均與水污染有關(guān)[4]。劇毒農(nóng)藥、溢油、排放廢水、放射性污染等是水污染的主要來源。廣西龍江鎘污染、四川涪江錳污染、蘭州原油泄漏導(dǎo)致水污染等事件警示我們必須要建立完整的監(jiān)測體系、完善檢測指標(biāo)、建立水污染預(yù)警機制。我國各省已先后啟動了水污染預(yù)警機制，如山東已嚴(yán)格實施地下水取水量和水位“雙控”，建立了地下水動態(tài)預(yù)警管理機制；四川建立了洪水污染預(yù)警機制等。此外，也積累了一些環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用的成功案例，如大連海域溢油模擬信息系統(tǒng)；珠江口區(qū)域海上溢油應(yīng)急預(yù)報信息系統(tǒng)；長江沿江開發(fā)環(huán)境風(fēng)險監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)等。目前水污染的監(jiān)測參數(shù)通常有水溫、流速、流量、pH、電導(dǎo)率、溶解氧、銨離子、氰離子、硝酸根、COD、TOC等方面，水污染的預(yù)警分為4個等級，從低到高分別為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色[5]，當(dāng)警級為藍(lán)色時無污染；警級為黃色時稍有污染；警級為橙色時有污染；警級為紅色時有嚴(yán)重污染。

通過上述分析可以看出，水污染的來源有很多方面，針對水污染的不同情況，我國各省市也建立了各種水污染預(yù)警機制。然而在農(nóng)村，畜禽養(yǎng)殖業(yè)是造成水污染的主要因素，各畜禽養(yǎng)殖場未經(jīng)處理的污水排放到附近河流，使河流水體的物理、化學(xué)和生物群落均發(fā)生了不同性質(zhì)的改變，而且畜禽糞便污染物中有毒、有害成分也不同程度地滲入到地下水中，這些均對農(nóng)村當(dāng)?shù)厮丛斐刹煌潭鹊奈廴?，給當(dāng)?shù)卮迕裆眢w健康帶來不小危害。為了防止這些危害的發(fā)生，必須要應(yīng)用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立起農(nóng)村水污染風(fēng)控監(jiān)測預(yù)警機制，實時監(jiān)測當(dāng)?shù)剞r(nóng)村水污染狀況，給出預(yù)警等級，然后針對不同的預(yù)警等級采取不同的防控治理措施，并合理規(guī)劃畜禽養(yǎng)殖規(guī)模，只有這樣才能使農(nóng)村水資源得到強有力的保護，使畜禽養(yǎng)殖業(yè)也得到持續(xù)穩(wěn)定、綠色健康的發(fā)展。

1.3 農(nóng)村土壤污染預(yù)警機制

目前我國農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)的糞污進(jìn)入土壤后，其中超量排放會超出土壤本身的自凈能力，不能完全降解的成分將產(chǎn)生惡臭物質(zhì)和亞硝酸鹽等有害物質(zhì)，使土壤組成和質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的改變，對土壤環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染。但我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)對農(nóng)村土壤環(huán)境造成的風(fēng)險評估和預(yù)測預(yù)警還不能較全面反映農(nóng)村土壤環(huán)境安全變化，目前還主要集中于單項因子指標(biāo)的預(yù)測預(yù)警，需要進(jìn)行多目標(biāo)分析，以環(huán)境風(fēng)險評價方法為基礎(chǔ)，運用互聯(lián)網(wǎng)、云計算平臺等技術(shù)，來建立一個立體化、可視化的適合我國農(nóng)村情況的土壤環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，對畜禽養(yǎng)殖給農(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤生態(tài)系統(tǒng)逆化演替、退化、惡化及土壤污染暴露造成的人體健康危害進(jìn)行及時報警[6]。通過“基礎(chǔ)調(diào)查-質(zhì)量監(jiān)測-風(fēng)險評估-預(yù)測預(yù)警”流程來構(gòu)建時間與空間的綜合預(yù)測成果，即在時間層面上，根據(jù)畜禽養(yǎng)殖污染物對土壤的變化速率、作用規(guī)律確定土壤危害程度的時間節(jié)點；在空間層面上，根據(jù)土壤中畜禽養(yǎng)殖污染物空間分布的變異性和偏倚性，能預(yù)測出未來某時間的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況、分區(qū)及相對高風(fēng)險區(qū)。因此，完善農(nóng)村土壤環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)對今后從源頭遏制畜禽養(yǎng)殖對土壤危害的發(fā)生，將危害損失降到最低點起著至關(guān)重要的作用，同時對農(nóng)村土壤環(huán)境安全也會起到有效保護作用。

1.4 農(nóng)村空氣污染預(yù)警機制

隨著我國工業(yè)化及城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的大力推進(jìn)，農(nóng)村空氣污染防治壓力的形勢嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出。其中農(nóng)村各大畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的惡臭、粉塵和微生物的排放也是造成大氣環(huán)境惡化的主要因素。因此，運用現(xiàn)代計算技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來建立立體感知、智能響應(yīng)、可視化的農(nóng)村空氣質(zhì)量預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)平臺，能實現(xiàn)未來預(yù)期內(nèi)的空氣質(zhì)量預(yù)報和空氣污染潛勢分析，同時追蹤重污染源對關(guān)心點污染物濃度貢獻(xiàn)率，通過分析、推斷，輸出預(yù)警及對策建議信息，制定出相應(yīng)污染控制治理方案，不但可提高對重污染天氣的應(yīng)對能力，而且可最大限度地降低重污染天氣對農(nóng)村民眾造成的身體損傷。

2 結(jié)語

畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的同時給生態(tài)環(huán)境帶來的污染壓力也相應(yīng)增加，但在等級評估、快速反應(yīng)等方面還不完善，缺乏應(yīng)對環(huán)境污染的預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)和快速處理能力。因此，建立健全農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染治理預(yù)警機制，提前做好防范措施，從源頭遏制環(huán)境污染的發(fā)生，真正實現(xiàn)農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)和環(huán)境保護的持續(xù)健康、和諧穩(wěn)定發(fā)展。