吳揚(yáng)秦，孫世群，劉 俏，馬媛媛

(合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230009)

1 引言

畜禽養(yǎng)殖業(yè)在迅速發(fā)展的同時(shí)，由于各地畜禽養(yǎng)殖的布局不合理、對(duì)糞尿處理能力的缺乏以及糞尿還田利用的大幅度減少等問(wèn)題，使畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。而集約化畜禽養(yǎng)殖形成的非點(diǎn)源污染問(wèn)題更是國(guó)內(nèi)外十分關(guān)注并需認(rèn)真研究解決的一個(gè)重大問(wèn)題［1～3］。畜牧生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；图s化，大量畜禽糞便如果不加以管理而任意排放，經(jīng)雨水沖刷、地表徑流、地下徑流等途徑最終進(jìn)入河流、湖泊，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重的威脅［4］。為此，本文在調(diào)查基礎(chǔ)上，對(duì)安徽省畜禽糞便產(chǎn)生量進(jìn)行了定量研究，并對(duì)各地區(qū)污染狀況進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)今后有針對(duì)性地解決和防止畜禽糞便污染問(wèn)題具有重要的意義。

2 安徽省畜禽養(yǎng)殖概況

在種植業(yè)導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)污染日益嚴(yán)重的同時(shí)，安徽省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染也愈發(fā)突出。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)［5］，2010年本省17個(gè)城市共飼養(yǎng)生豬2.78×103萬(wàn)頭，家禽2.33×104萬(wàn)羽，牛 1.51 萬(wàn)頭，羊 5.91 萬(wàn)頭，其分布情況如表1。其中，集約化規(guī)模養(yǎng)殖的大中型飼養(yǎng)場(chǎng)畜禽的飼養(yǎng)量占總量的比重相當(dāng)高。

3 研究方法

3.1 畜禽糞便量的計(jì)算

目前國(guó)內(nèi)在計(jì)算每年產(chǎn)生的糞便量時(shí)，主要有兩種計(jì)算方法，一種是劉培芳等人采用的方法［4］，另外一種是國(guó)家環(huán)保總局使用的計(jì)算方法［6］。本研究采用后者的方法，即采用存欄量來(lái)計(jì)算糞便量。計(jì)算方法為存欄量×日排泄系數(shù)(kg/d)×365(d)。

表1 2010年安徽省的畜禽飼養(yǎng)情況

其中，畜禽的糞便排泄系數(shù)是指單個(gè)動(dòng)物每天排出糞便的數(shù)量，它與動(dòng)物的種類(lèi)、品種、性別、生長(zhǎng)期、喂養(yǎng)資料甚至天氣條件等諸多因素有關(guān)。參照國(guó)家環(huán)?？偩止嫉臄?shù)據(jù)［6］得出的畜禽糞便污染物排泄系數(shù)(表2)，并結(jié)合本省畜牧飼養(yǎng)的實(shí)際情況，將畜禽糞便污染的年排泄系數(shù)修正為表3所示數(shù)據(jù)。

表2 畜禽污染物日排泄系數(shù) kg/頭

表3 畜禽污染物年排泄系數(shù) kg/頭

3.2 畜禽糞便負(fù)荷量的計(jì)算

目前，畜禽糞便處理的主要出路是作為有機(jī)肥料還田，畜禽糞便負(fù)荷量計(jì)算公式為:

式中，q為畜禽糞便以豬糞當(dāng)量計(jì)的負(fù)荷量［t/(hm2·年)］;Q為各類(lèi)畜禽糞尿相當(dāng)豬糞總量(t/年);S為有效耕地面積(hm2);X為各類(lèi)畜禽糞尿量(t/年);T為各類(lèi)畜禽糞尿換算成豬糞當(dāng)量的換算系數(shù)(表8)。

4 結(jié)果與分析

4.1 畜禽糞便污染物的產(chǎn)生量估算

畜禽糞便污染不僅是畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)面臨的嚴(yán)重問(wèn)題，也是安徽省畜牧業(yè)發(fā)展中地區(qū)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。為估算方便，將不同生長(zhǎng)期、不同種類(lèi)的畜禽，轉(zhuǎn)換為已知排泄系數(shù)動(dòng)物的相應(yīng)量，進(jìn)行畜禽糞尿產(chǎn)生量推算。根據(jù)全年畜禽飼養(yǎng)總量、畜禽糞尿及其污染物排泄系數(shù)得出本省畜禽糞便污染物的年產(chǎn)生量(表4和圖1)。再根據(jù)畜禽糞便中污染物平均含量(表5)得出污染物負(fù)荷量(表6)。

表4 2010年安徽省畜禽糞便產(chǎn)生量 萬(wàn)t

表5 畜禽糞便中污染物平均含量 kg/t

4.2 畜禽糞便流失污染物負(fù)荷

圖1 2010年安徽省各地區(qū)畜禽糞便產(chǎn)生量

表6 2010年安徽省各地區(qū)畜禽糞便污染物產(chǎn)生量 萬(wàn)t

畜禽糞便一般通過(guò)兩種途徑進(jìn)入水體:一是飼養(yǎng)過(guò)程中直接排放進(jìn)入水環(huán)境;二是在堆放儲(chǔ)存過(guò)程中因降雨和其他原因進(jìn)入水體。研究表明:市郊畜禽糞便的流失率為30%～40%。按流失率30%計(jì)算，2010年本省畜禽糞便污染物的流失污染負(fù)荷量為(表7):BOD5:43.14 萬(wàn) t，CODCr:48.06 萬(wàn) t，NH3 － N:4.02 萬(wàn) t，TP:3.86 萬(wàn) t，TN:10.91 萬(wàn) t。

表7 2010年安徽省各地區(qū)畜禽糞便流失污染負(fù)荷萬(wàn)t/年

4.3 農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量分析及風(fēng)險(xiǎn)分析

采用農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量這一量化指標(biāo)可以間接衡量當(dāng)?shù)匦笄蒿曫B(yǎng)密度及畜禽養(yǎng)殖業(yè)布局的合理性。各類(lèi)畜禽糞便的肥效養(yǎng)分差異較大，根據(jù)各類(lèi)徐勤糞便豬糞當(dāng)量換算系數(shù)(表8)來(lái)統(tǒng)一換算成豬糞當(dāng)量值加以分析(表9)。本省畜禽糞便當(dāng)量負(fù)荷量在 8.12 ～ 24.76t/hm2·年，平均為 15.03t/hm2·年。以產(chǎn)糧區(qū)為例，在化肥習(xí)慣施用量為225kg/hm2純氮的基礎(chǔ)上，一般認(rèn)為每公頃土地能夠負(fù)荷的畜禽糞便在30～45 t/hm2·年為宜，本研究以糞便作為有機(jī)肥用于農(nóng)田的最大施用量以45t/hm2·年為上限，如果高于這一水平就會(huì)帶來(lái)土壤的富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

表8 各類(lèi)畜禽糞便豬糞當(dāng)量換算系數(shù)

表9 2010年安徽省畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷量

圖2 安徽省各地區(qū)畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷警報(bào)值示意圖

警報(bào)值r=各地畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷q，農(nóng)田以豬糞當(dāng)量計(jì)的有機(jī)肥最大適宜施用量p(45t/hm2·年)，r≤0.4 時(shí)對(duì)環(huán)境不構(gòu)成威脅;r介于 0.4 ～0.7，對(duì)環(huán)境稍有威脅;r介于0.7～1.0，對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅;r介于 1.0 ～1.5，對(duì)環(huán)境構(gòu)成較嚴(yán)重的威脅［8］。

通過(guò)上表得出，安徽畜禽糞便負(fù)荷量警報(bào)值平均為0.33，部分地區(qū)畜禽糞便負(fù)荷量已部分超過(guò)了農(nóng)田的消納能力，對(duì)周?chē)h(huán)境構(gòu)成一定的威脅。

(1)合肥市畜禽糞便警報(bào)值r超過(guò)了0.4，屬于污染威脅最嚴(yán)重區(qū)域，一方面需要考慮調(diào)整合肥市耕地和畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例，另一方面可以考慮通過(guò)別的途徑利用耕地?zé)o法消納的糞便量，比如進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，既能提供清潔能源和無(wú)公害有機(jī)肥料，又解決了糞便污染問(wèn)題。

(2)宿州市畜禽糞便警報(bào)值r稍稍超過(guò)了0.4，屬于污染威脅較嚴(yán)重區(qū)域，建議調(diào)整耕地和畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例。因?yàn)槿敉恋乩眉S便量過(guò)多，超過(guò)了其承載能力，不僅影響植物的正常生長(zhǎng)，造成產(chǎn)量降低，而且污染環(huán)境。

(3)雖然黃山市畜禽糞便豬糞當(dāng)量產(chǎn)生量不大，但是由于黃山是旅游城市，耕地面積較少，警報(bào)值r還是超過(guò)了0.4，對(duì)環(huán)境構(gòu)成了威脅。說(shuō)明糞便堆漚處理產(chǎn)生有機(jī)肥并不適合黃山這種旅游城市，可以考慮畜禽糞便蚯蚓資源化處理技術(shù)，利用蚯蚓處理有機(jī)廢棄物，既可以產(chǎn)生優(yōu)良的動(dòng)物蛋白，又可以生產(chǎn)肥沃的生物有機(jī)肥。

(4)除了合肥、宿州、黃山3個(gè)地區(qū)外，其余沒(méi)有超過(guò)警報(bào)值0.4的地區(qū)，對(duì)環(huán)境威脅較小。對(duì)于不同區(qū)域，由于畜禽糞便造成的環(huán)境威脅具有差異，應(yīng)因地制宜，采用不用的措施和對(duì)策防治畜禽糞便造成的環(huán)境污染。

［1］張坤民，孫孟慶.中國(guó)環(huán)境污染治理投資現(xiàn)狀與反戰(zhàn)趨勢(shì)分析［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1999，19(2):97 ～101.

［2］李 遠(yuǎn)，單正軍，徐德徽.我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境影響與管理政策初探［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2002，12(2):136 ～138.

［3］汪清平，王曉燕.畜禽養(yǎng)殖污染及其控制［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，24(2):96 ～101.

［4］劉培芳，陳振樓，許世遠(yuǎn)，等.長(zhǎng)江三角洲城郊畜禽糞便的污染負(fù)荷及其防治對(duì)策［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2002，11(5):456 ～460.

［5］安徽省統(tǒng)計(jì)局.安徽統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2010.

［6］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局自然生態(tài)保護(hù)司.全國(guó)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對(duì)策［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［7］沈根祥，汪雅谷，袁大偉.上海市郊農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量及其警報(bào)與分級(jí)［J］.上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1994(S1):30～34.

［8］王曉燕，汪清平.北京市密云縣耕地畜禽糞便負(fù)荷估算及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2005，21(1):30 ～34.