安徽省畜禽养殖污染物排放现状及风险评估

时间：2024-05-19

吴扬秦，孙世群，刘俏，马媛媛

(合肥工业大学资源与环境学院，安徽合肥 230009)

1 引言

畜禽养殖业在迅速发展的同时，由于各地畜禽养殖的布局不合理、对粪尿处理能力的缺乏以及粪尿还田利用的大幅度减少等问题，使畜禽养殖对环境造成了严重污染。而集约化畜禽养殖形成的非点源污染问题更是国内外十分关注并需认真研究解决的一个重大问题［1～3］。畜牧生产的产业化、规模化和集约化，大量畜禽粪便如果不加以管理而任意排放，经雨水冲刷、地表径流、地下径流等途径最终进入河流、湖泊，对水环境质量构成严重的威胁［4］。为此，本文在调查基础上，对安徽省畜禽粪便产生量进行了定量研究，并对各地区污染状况进行了风险评价，对今后有针对性地解决和防止畜禽粪便污染问题具有重要的意义。

2 安徽省畜禽养殖概况

在种植业导致的农业污染日益严重的同时，安徽省畜禽养殖业污染也愈发突出。据资料统计［5］，2010年本省17个城市共饲养生猪2.78×103万头，家禽2.33×104万羽，牛 1.51 万头，羊 5.91 万头，其分布情况如表1。其中，集约化规模养殖的大中型饲养场畜禽的饲养量占总量的比重相当高。

3 研究方法

3.1 畜禽粪便量的计算

目前国内在计算每年产生的粪便量时，主要有两种计算方法，一种是刘培芳等人采用的方法［4］，另外一种是国家环保总局使用的计算方法［6］。本研究采用后者的方法，即采用存栏量来计算粪便量。计算方法为存栏量×日排泄系数(kg/d)×365(d)。

表1 2010年安徽省的畜禽饲养情况

其中，畜禽的粪便排泄系数是指单个动物每天排出粪便的数量，它与动物的种类、品种、性别、生长期、喂养资料甚至天气条件等诸多因素有关。参照国家环保总局公布的数据［6］得出的畜禽粪便污染物排泄系数(表2)，并结合本省畜牧饲养的实际情况，将畜禽粪便污染的年排泄系数修正为表3所示数据。

表2 畜禽污染物日排泄系数 kg/头

表3 畜禽污染物年排泄系数 kg/头

3.2 畜禽粪便负荷量的计算

目前，畜禽粪便处理的主要出路是作为有机肥料还田，畜禽粪便负荷量计算公式为:

式中，q为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量［t/(hm2·年)］;Q为各类畜禽粪尿相当猪粪总量(t/年);S为有效耕地面积(hm2);X为各类畜禽粪尿量(t/年);T为各类畜禽粪尿换算成猪粪当量的换算系数(表8)。

4 结果与分析

4.1 畜禽粪便污染物的产生量估算

畜禽粪便污染不仅是畜牧业发达国家和地区面临的严重问题，也是安徽省畜牧业发展中地区应重点关注的环境问题。为估算方便，将不同生长期、不同种类的畜禽，转换为已知排泄系数动物的相应量，进行畜禽粪尿产生量推算。根据全年畜禽饲养总量、畜禽粪尿及其污染物排泄系数得出本省畜禽粪便污染物的年产生量(表4和图1)。再根据畜禽粪便中污染物平均含量(表5)得出污染物负荷量(表6)。

表4 2010年安徽省畜禽粪便产生量万t

表5 畜禽粪便中污染物平均含量 kg/t

4.2 畜禽粪便流失污染物负荷

图1 2010年安徽省各地区畜禽粪便产生量

表6 2010年安徽省各地区畜禽粪便污染物产生量万t

畜禽粪便一般通过两种途径进入水体:一是饲养过程中直接排放进入水环境;二是在堆放储存过程中因降雨和其他原因进入水体。研究表明:市郊畜禽粪便的流失率为30%～40%。按流失率30%计算，2010年本省畜禽粪便污染物的流失污染负荷量为(表7):BOD5:43.14 万 t，CODCr:48.06 万 t，NH3 － N:4.02 万 t，TP:3.86 万 t，TN:10.91 万 t。

表7 2010年安徽省各地区畜禽粪便流失污染负荷万t/年

4.3 农田畜禽粪便负荷量分析及风险分析

采用农田畜禽粪便负荷量这一量化指标可以间接衡量当地畜禽饲养密度及畜禽养殖业布局的合理性。各类畜禽粪便的肥效养分差异较大，根据各类徐勤粪便猪粪当量换算系数(表8)来统一换算成猪粪当量值加以分析(表9)。本省畜禽粪便当量负荷量在 8.12 ～ 24.76t/hm2·年，平均为 15.03t/hm2·年。以产粮区为例，在化肥习惯施用量为225kg/hm2纯氮的基础上，一般认为每公顷土地能够负荷的畜禽粪便在30～45 t/hm2·年为宜，本研究以粪便作为有机肥用于农田的最大施用量以45t/hm2·年为上限，如果高于这一水平就会带来土壤的富营养化，对环境产生影响。

表8 各类畜禽粪便猪粪当量换算系数

表9 2010年安徽省畜禽粪便猪粪当量负荷量

图2 安徽省各地区畜禽粪便猪粪当量负荷警报值示意图

警报值r=各地畜禽粪便猪粪当量负荷q，农田以猪粪当量计的有机肥最大适宜施用量p(45t/hm2·年)，r≤0.4 时对环境不构成威胁;r介于 0.4 ～0.7，对环境稍有威胁;r介于0.7～1.0，对环境构成威胁;r介于 1.0 ～1.5，对环境构成较严重的威胁［8］。

通过上表得出，安徽畜禽粪便负荷量警报值平均为0.33，部分地区畜禽粪便负荷量已部分超过了农田的消纳能力，对周围环境构成一定的威胁。

(1)合肥市畜禽粪便警报值r超过了0.4，属于污染威胁最严重区域，一方面需要考虑调整合肥市耕地和畜禽养殖的产业结构比例，另一方面可以考虑通过别的途径利用耕地无法消纳的粪便量，比如进行厌氧发酵处理，既能提供清洁能源和无公害有机肥料，又解决了粪便污染问题。

(2)宿州市畜禽粪便警报值r稍稍超过了0.4，属于污染威胁较严重区域，建议调整耕地和畜禽养殖的产业结构比例。因为若土地利用粪便量过多，超过了其承载能力，不仅影响植物的正常生长，造成产量降低，而且污染环境。

(3)虽然黄山市畜禽粪便猪粪当量产生量不大，但是由于黄山是旅游城市，耕地面积较少，警报值r还是超过了0.4，对环境构成了威胁。说明粪便堆沤处理产生有机肥并不适合黄山这种旅游城市，可以考虑畜禽粪便蚯蚓资源化处理技术，利用蚯蚓处理有机废弃物，既可以产生优良的动物蛋白，又可以生产肥沃的生物有机肥。

(4)除了合肥、宿州、黄山3个地区外，其余没有超过警报值0.4的地区，对环境威胁较小。对于不同区域，由于畜禽粪便造成的环境威胁具有差异，应因地制宜，采用不用的措施和对策防治畜禽粪便造成的环境污染。

［1］张坤民，孙孟庆.中国环境污染治理投资现状与反战趋势分析［J］.中国环境科学，1999，19(2):97 ～101.

［2］李远，单正军，徐德徽.我国畜禽养殖业的环境影响与管理政策初探［J］.中国生态农业学报，2002，12(2):136 ～138.

［3］汪清平，王晓燕.畜禽养殖污染及其控制［J］.首都师范大学学报:自然科学版，2003，24(2):96 ～101.