畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境的風(fēng)險因子分析

屈 健

(浙江省獸藥飼料監(jiān)察所，浙江 杭州 311199)

我國養(yǎng)殖業(yè)從20世紀(jì)80年代開始經(jīng)過了多年的快速發(fā)展，已成為一個集約化的養(yǎng)殖大國。2004年我國豬、雞飼養(yǎng)量分別占世界總量的49.7%和24.5%[1]。巨大的養(yǎng)殖量帶來了巨量的排泄物，根據(jù)2010年《第一次全國污染源普查公告》，2007年集約化畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生糞便2.43億t，尿液1.63億t，主要水污染物排放量銅2397.23 t，鋅4756.94 t[2]。畜禽養(yǎng)殖中產(chǎn)生的氨氣、硫化氫、糞臭素等惡臭氣體以及畜禽排泄物中的氮磷元素、重金屬、砷、病原微生物、抗生素抗性基因等，不僅對空氣、土壤和水體造成了嚴(yán)重的污染，而且成為人畜共患病的重要傳播途徑，極大地影響了人類的生存質(zhì)量和身體健康[3]。因此，對這些風(fēng)險因子進(jìn)行分析，提出減少排放的方法，對提高環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境的影響

1.1化學(xué)污染 畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的氮磷元素、重金屬、砷和鹽分等已成為影響土壤、水體的主要因素。其中，為了促進(jìn)畜禽生長、改善畜產(chǎn)品的外觀而在飼料中過量添加的微量元素以及有機(jī)砷制劑，經(jīng)畜體排泄后，會污染表土層和地下水，不僅有礙畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且最終可能威脅到人類的健康。

1.1.1氮磷元素 有資料表明：萬頭豬場每年排放糞尿3.5-5.0萬t，至少含有100 t的氮和20 t的磷；萬羽蛋雞場，年排放糞便73萬t；千頭奶牛場，年排放糞尿1.8-2.0萬t；而每出欄1萬羽肉雞可產(chǎn)生30-40 t糞尿。未經(jīng)處理的糞尿集中堆放，會導(dǎo)致氮磷的大量流失，據(jù)估計，畜禽糞尿中氮和磷的流失量分別為化肥流失量的122%和132%[4]。

由于畜禽對飼料中的蛋白質(zhì)不能充分利用，致使50%-70%的氮以糞氮和尿氮的形式排出體外。糞尿中的氮，小部分以氮?dú)獾男问綋]發(fā)到空氣中，增加了大氣中的氮含量，甚至?xí)纬伤嵊?，對人、畜禽和農(nóng)作物造成危害；大部分被氧化成硝酸鹽，除滯留在土壤表層形成土壤污染外，其余滲入地下或隨地表水流入江河，對水體造成污染，造成了生態(tài)的破壞，當(dāng)飲用水源被硝酸鹽污染時，會嚴(yán)重危害人體的健康。對陜西關(guān)中地區(qū)施用雞糞的蔬菜地附近水井調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分水井的硝酸鹽含量已超過世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)[5]。

畜禽對飼料中的磷也存在著利用率不高的問題，據(jù)專家分析：畜禽攝入的磷有50%以上被排出體外。施用畜禽糞肥易造成磷在土壤表面累積和流失，一部分磷與土壤中的鈣、銅、鋁等元素結(jié)合生成不溶性的復(fù)合物[6]，造成土壤板結(jié)，影響農(nóng)作物生長；另一部分經(jīng)雨水沖刷后隨地表徑流排入江河湖海，提高水體中磷的水平，并與氮共同作用使水中的藻類和浮游生物大量繁殖，造成水體的富營養(yǎng)化[7]，產(chǎn)生多種有害物質(zhì)，導(dǎo)致水質(zhì)的惡化和水中溶解氧的減少，從而使人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，魚蝦等水生動物窒息死亡，且豬糞導(dǎo)致磷污染的風(fēng)險高于雞糞和鴿糞[1]。因此，畜禽排泄物中磷的污染在國際上更受關(guān)注[8]。

1.1.2重金屬 銅和鋅制劑可抗菌、促進(jìn)采食、提高營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)生長發(fā)育[9]。近來豬飼料中銅、鋅的添加量不斷增大，攝入的銅、鋅經(jīng)豬體內(nèi)代謝后有90%以上隨糞便排出。張樹清等[1]等對我國7個省市的規(guī)?；B(yǎng)殖場55個豬、雞糞中銅、鋅、鉻、鎘等8種重金屬含量進(jìn)行測定：豬、雞糞銅含量范圍分別為10.7-1591 mg/kg和18.6-775 mg/kg；鋅為71.3-8710 mg/kg和83.9-699 mg/kg；鉻為0-688 mg/kg和1.56-298.6 mg/kg，重金屬含量豬糞明顯高于雞糞，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)明顯高于落后地區(qū)。黃玉溢等[10]等對規(guī)?；B(yǎng)殖場的豬配合飼料和糞便中銅、鋅、鉻、鎘等含量分析發(fā)現(xiàn)：飼料中銅、鋅、鉻和鎘的平均含量分別為153.4 mg/kg、194.9 mg/kg、5.6 mg/kg和0 mg/kg，糞中銅、鋅、鉻和鎘的平均含量分別為760.7 mg/kg、1042.6 mg/kg、18.9 mg/kg和1.3 mg/kg，飼料與糞中銅、鋅和鉻含量呈顯著相關(guān)。若這些豬糞作為有機(jī)肥，按照德國腐熟肥重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)判定(國內(nèi)沒有標(biāo)準(zhǔn))，銅、鋅、鉻的超標(biāo)率分別達(dá)100%、91.7%和33.3%。劉樂榮等[11]測定了以畜禽糞便為主的162個有機(jī)肥樣品，發(fā)現(xiàn)銅、鋅、鉻的超標(biāo)率分別為19.1%、16.78%和9.3%。如農(nóng)田長期大量使用這些畜禽糞肥，會使銅、鋅和鉻在土壤表面聚集造成污染，破壞土壤的質(zhì)地和微生物，影響作物產(chǎn)量和養(yǎng)分，最終通過食物鏈給人類的健康造成潛在的危害，故荷蘭等一些國家已經(jīng)禁止在日糧中添加銅和鋅作為促生長劑。

1.1.3砷 有機(jī)砷制劑(阿散酸、洛克沙生等)，除了促進(jìn)畜禽生長和提高料肉比外，還可以提高抗球蟲、抗菌能力及機(jī)體免疫力，改善畜禽產(chǎn)品的色素沉積及防止硒中毒等[12]，在畜禽養(yǎng)殖中廣泛使用。姚麗賢等[13]采集市售的76個豬飼料和70個雞飼料進(jìn)行測定：26.3%的豬飼料和24.3%的雞飼料檢出有機(jī)砷，阿散酸、洛克沙生的平均含量分別為21.2 mg/kg和7.0 mg/kg，且在室溫下至少30 d保持形態(tài)穩(wěn)定。據(jù)估計：若使用阿散酸，萬頭豬場每年至少要向環(huán)境排放120 kg的砷[14]，使土壤和水源中砷的含量顯著提高，從而影響農(nóng)作物中的砷含量。土壤中的砷含量每升高1 mg/kg，甘薯塊莖中的砷就會增加0.28 mg/kg[15]。王付民等[16]對廣東省15個長期使用阿散酸的大型豬場周圍環(huán)境和農(nóng)田調(diào)查發(fā)現(xiàn)：豬場內(nèi)施用豬糞以及距排污口50 m的土壤，其砷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然界最高砷含量的背景值(15 mg/kg)，附近魚塘水體的砷含量也超過0.05 mg/L的漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；施用豬糞后的甘薯根內(nèi)的砷含量超過國家規(guī)定最高限量3-6倍。甘薯和水稻具有富集砷的能力，其各種組織的總砷含量與土壤的砷含量成正比，且有機(jī)砷由畜禽排泄物進(jìn)入土壤被作物吸收后，會以毒性更高的無機(jī)三價砷及甲基砷等形式累積在體內(nèi)[17]，當(dāng)人食用了這些高殘留砷的農(nóng)產(chǎn)品時，會引起砷中毒，使體內(nèi)巰基酶失活，導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂，影響身體健康。

1.1.4鹽分 畜禽排泄物中鹽分對環(huán)境的影響一直被忽視，報道也較少。姚麗賢等[1]測定了集約化養(yǎng)殖場的61個畜禽糞樣品，發(fā)現(xiàn)雞糞、豬糞和鴿糞的總鹽分平均含量分別為49.0 g/kg、20.6 g/kg和60.3 g/kg，其組成以鈉鉀離子為主。有研究指出：施用豬糞極顯著提高土壤中鈉的濃度[18]；每公頃耕地施用46-92 t雞糞，會使土壤輕鹽化；施用92-184 t，達(dá)到中度鹽化；施用184 t以上，土壤含鹽量達(dá)到嚴(yán)重程度。張樹清等[4]測定55個豬、雞糞發(fā)現(xiàn)：豬糞的可溶性鹽和氯化鈉含量分別為1.9%和1.0%；雞糞為2.7%和1.6%，如果這些畜禽糞大量施用到水分蒸發(fā)量大的土壤，會導(dǎo)致土壤次生鹽漬化，存在影響作物生長的潛在風(fēng)險。

1.2生物性污染 據(jù)統(tǒng)計：目前由動物傳染給人類的人畜共患疾病約有250種，這些病主要通過畜禽排泄物和水源中的病原微生物和寄生蟲卵如大腸桿菌、沙門氏菌、布魯氏菌、金黃色葡萄球菌和蛔蟲卵等來傳播。規(guī)?；B(yǎng)殖場若環(huán)境衛(wèi)生不良，會導(dǎo)致畜禽糞尿中含有大量寄生蟲和病原微生物，對土壤、作物有潛在的威脅[19]。據(jù)檢測：畜牧場所排放的每mL污水中平均含33萬個大腸桿菌和66萬個腸球菌。張樹清等[4]測定發(fā)現(xiàn)：豬、雞糞中的總大腸桿菌在3.5×102/g～3.0×1010/g，其他細(xì)菌在3.0×102/g～2.8×109/g，蛔蟲卵在0.2/g-14.8/g。這些病原微生物和寄生蟲通過排泄物、水、空氣等途徑傳播來污染飼料、畜禽，最終危害人類健康。

畜禽養(yǎng)殖中30%～90%的抗生素[20]和大部分銅[21]隨糞便排出體外，這些抗生素和重金屬進(jìn)入土壤、水體后，對其內(nèi)部微生物種群的抗生素抗性基因分布和傳播起了主要作用，而抗生素抗性基因會導(dǎo)致多種抗生素治療無效[22]。有研究表明：銅、砷等重金屬和抗生素的復(fù)合污染可增加環(huán)境中抗生素抗性基因的豐度[23]，并通過抗性基因的水平轉(zhuǎn)移，對人類健康構(gòu)成潛在危害[24]。

1.3惡臭污染 集約化飼養(yǎng)會造成畜禽的密度增大，欄舍內(nèi)糞尿、飼料中的碳水化合物和含氮化合物在有氧和無氧的條件下，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、氨氣、硫化氫、甲烷、吲哚、糞臭素(甲基吲哚)以及脂肪族的醛類、硫醇、胺類等有臭味的物質(zhì)，其中惡臭氣體濃度低時會引起畜禽應(yīng)激，降低畜禽的生產(chǎn)性能；濃度高時不僅可引起幼畜中毒死亡，而且會加劇空氣污染，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，反芻動物排出的甲烷是引起地球變暖的最主要?dú)怏w之一。氨氣和硫化氫會對呼吸道產(chǎn)生較大刺激，影響人的呼吸中樞。

2 結(jié)語

從以上的分析可以看出，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的重金屬、砷、病原微生物、抗生素抗性基因等風(fēng)險因子已成為影響環(huán)境的主要因素，極大地威脅著人類的生存質(zhì)量和身體健康，今后可進(jìn)一步開展以下幾方面的研究，減少養(yǎng)殖的污染排放：

一是從投入品飼料入手，研發(fā)新型的微量元素螯合物、酶制劑和微生態(tài)制劑等環(huán)保型飼料添加劑，提高畜禽對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

二要深入研究微生物處理、堆肥技術(shù)及植物吸收對排泄物中重金屬、細(xì)菌、抗性基因的作用機(jī)制，提高對風(fēng)險因子的降解、吸附效果。

三是逐步完善畜禽養(yǎng)殖的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)。我國農(nóng)業(yè)部1224號公告，已規(guī)定各種日糧中銅、鋅、錳、碘、鈷、硒、鉻、鈉和鎂的最高限量標(biāo)準(zhǔn)，為減少畜禽排泄物中高鹽對環(huán)境的影響，最好能補(bǔ)充鉀離子、氯離子的最高限量標(biāo)準(zhǔn)；2017年中國獸藥典委員會辦公室對停止氨苯胂酸、洛克沙胂等3種獸藥作為藥物飼料添加劑在食品動物上使用進(jìn)行公示，今后可進(jìn)一步減少農(nóng)業(yè)部公告第168號飼料藥物添加劑清單中可用藥物的數(shù)量。