鄒 慧，黃 勇，丁騰達(dá)，王小紅

(江西省科學(xué)院科技戰(zhàn)略研究所，330096，南昌)

國內(nèi)外畜禽糞污治理專利態(tài)勢(shì)分析

鄒 慧，黃 勇，丁騰達(dá)，王小紅

(江西省科學(xué)院科技戰(zhàn)略研究所，330096，南昌)

對(duì)國內(nèi)外有關(guān)畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖糞污的現(xiàn)狀進(jìn)行了比較，對(duì)國內(nèi)外畜禽廢水治理專利技術(shù)的發(fā)展概貌和態(tài)勢(shì)進(jìn)行了分析，最后根據(jù)我國畜禽養(yǎng)殖特點(diǎn)，提出要遵循資源化、生態(tài)化的養(yǎng)殖原則，強(qiáng)調(diào)科學(xué)布局控制養(yǎng)殖規(guī)模，加強(qiáng)法制監(jiān)管的建議，為我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理提供借鑒和參考。

畜禽養(yǎng)殖；糞便污染；法制監(jiān)管；專利分析

1 畜禽糞污的概況

隨著人民生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的巨大變化，畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展，我國已成為世界上最大的肉、蛋生產(chǎn)國，產(chǎn)量位居世界第1[1]。然而，畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了新的問題——畜禽糞便污染問題，并成為繼工業(yè)、生活垃圾污染之后的第三大污染源，是造成農(nóng)村環(huán)境污染的主要原因，嚴(yán)重影響食品安全，進(jìn)而威脅人類生存環(huán)境，成為一個(gè)重要的社會(huì)問題。

自20世紀(jì)50年代起，發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行大規(guī)模的集約化養(yǎng)殖，在城鎮(zhèn)郊區(qū)建立集約化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，其產(chǎn)生的糞便污水造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。以美國北卡羅萊納州為例[2]，由于養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展而造成的糞便污水污染，使其從美國最潔凈州變成了美國污染最嚴(yán)重的州之一。另外，糞便污水污染還會(huì)威脅人體健康，1993年美國威斯康星州的密爾沃基市供水受到農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物糞便原生寄生物的污染而遭受了其近代史上規(guī)模最大的腹瀉癥，受感染者超過了40萬人。2006年，日本東京農(nóng)工大學(xué)對(duì)其境內(nèi)19條河流水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)上游具有畜產(chǎn)設(shè)施的河流中都含有抗生物質(zhì)，也表明了糞便污水的泄露會(huì)造成地表水體的污染。

我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，規(guī)模日益擴(kuò)大，畜禽養(yǎng)殖量每10年增加1～2倍，劇增的畜禽糞便排泄量引起了廣泛關(guān)注。據(jù)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的數(shù)據(jù)[3]，2007年，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量2.43億t，尿液產(chǎn)生量1.63億t；排放化學(xué)需氧量1 268.26萬t，總氮102.48萬t，總磷16.04萬t，銅2 397.23 t，鋅4 756.94 t。畜禽養(yǎng)殖污染物排放總量大約是農(nóng)村生活污染排放總量的1.5倍，位居全國重點(diǎn)污染排放領(lǐng)域之首。從畜禽糞便資源化利用的土地消納負(fù)荷看，我國畜禽糞便的總體土地負(fù)荷警戒值已經(jīng)達(dá)到環(huán)境脅迫水平的0.49(正常值應(yīng)小于0.4)，很多養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的土地已經(jīng)無法消納畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的沼液、沼渣和糞肥。據(jù)環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計(jì)，畜禽污染的有機(jī)污染負(fù)荷(COD)超過了工業(yè)廢水和生活污水的總和，到2006年我國畜禽糞便折合COD總量大約是全國污水排放COD總量的7.3倍。養(yǎng)殖廢水是一種高濃度有機(jī)廢水，CODCr負(fù)荷在2 000～20 000 mg/L之間，平均達(dá)到6 000～10 000 mg/L，BOD5濃度高達(dá)上萬mg/L，并含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。畜禽糞便中含有的重金屬元素、病原微生物和氮磷等礦物元素，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也容易誘發(fā)人畜共患疾病等。規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的大力發(fā)展使生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)象日益突出，嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境，從而成為當(dāng)前社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

2 國內(nèi)外畜禽糞污治理相關(guān)專利態(tài)勢(shì)分析

2.1國外畜禽糞污治理相關(guān)專利態(tài)勢(shì)分析

該項(xiàng)主要分析了德國、美國、法國、荷蘭、韓國等主要國家和地區(qū)的畜禽糞污治理專利技術(shù)整體發(fā)展態(tài)勢(shì)，選擇中科院專利在線分析系統(tǒng)作為檢索數(shù)據(jù)庫，以Excel為主要分析工具進(jìn)行研究。通過檢索，共獲得畜禽糞污治理相關(guān)專利1 595件，數(shù)據(jù)檢索日期2014年7月6日。以下主要從專利年度申請(qǐng)趨勢(shì)、專利所屬技術(shù)領(lǐng)域、主要國家和地區(qū)以及主要專權(quán)人等角度揭示國外畜禽糞污治理專利的發(fā)展態(tài)勢(shì)[4]。

2.1.1 專利年度授權(quán)變化趨勢(shì)分析 基于畜禽糞便領(lǐng)域的國外專利授權(quán)情況，對(duì)該領(lǐng)域的專利授權(quán)技術(shù)進(jìn)行綜合分析。圖1是畜禽糞便國外授權(quán)專利的發(fā)展趨勢(shì)，可以看出，國外畜禽糞便領(lǐng)域授權(quán)專利總體態(tài)勢(shì)主要可以分為以下3個(gè)階段：1) 萌芽期 (1908-1975年)，該階段授權(quán)量較少，國外大力發(fā)展畜禽養(yǎng)殖業(yè)，對(duì)畜禽糞便污染問題尚未有深刻認(rèn)識(shí)；2) 技術(shù)成長(zhǎng)期(1976-1991年)，從1976年開始，每年授權(quán)量突破10項(xiàng)且發(fā)展迅速，并于1991年達(dá)到了76項(xiàng)。該階段授權(quán)量大幅增加主要源于國外大力推進(jìn)了規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致畜禽糞便問題加劇，引發(fā)社會(huì)的廣泛關(guān)注；3) 技術(shù)成熟期(1992-2013年)，從1992年起，專利授權(quán)量逐年減小，表明了國外畜禽糞便處理技術(shù)較為成熟。

圖1 國外畜禽糞便授權(quán)專利發(fā)展趨勢(shì)

2.1.2 專利所屬技術(shù)領(lǐng)域分析及發(fā)展趨勢(shì) 圖2是國外授權(quán)專利的IPC分布，可以發(fā)現(xiàn)，其專利主要分布在種植或施肥、肥料制作、污水處理以及畜牧業(yè)管理等方面，其中糞便污水處理占據(jù)授權(quán)專利的14%，也說明了畜禽糞污處理的重要性。而從其趨勢(shì)分析可以看出，在其技術(shù)成長(zhǎng)期(1976-1991年)，畜禽糞便用于種植或施肥(A01C和C05F)等方面的專利呈現(xiàn)明顯優(yōu)勢(shì)，而畜禽糞便污水處理方面的專利(C02F)也逐漸顯露，當(dāng)技術(shù)到達(dá)成熟期時(shí)(1992-2003年)，畜禽糞便用于施肥或肥料制作等方面專利逐漸減少，相反的用于污水處理的專利逐漸增多，但在2008年以后，由于國外畜禽糞便技術(shù)已非常成熟，從而使相關(guān)專利授權(quán)數(shù)逐漸降低。

2.1.3 主要國家和機(jī)構(gòu)分析 圖3是授權(quán)專利申請(qǐng)人及其地區(qū)分析，從圖中可以看出，畜禽糞便領(lǐng)域?qū)＠饕蓺W美企業(yè)壟斷，技術(shù)也較為成熟，其中德國申請(qǐng)人數(shù)最多，占據(jù)33%，其次是美國、法國和荷蘭，其授權(quán)專利分別占22%、16%和16%。多數(shù)申請(qǐng)人從20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行專利申請(qǐng)，而法國的Marseilles公司自1914年就已經(jīng)開始專利申請(qǐng)，專利授權(quán)數(shù)達(dá)到11項(xiàng)。德國的Amazonen公司雖然起步較晚，但申請(qǐng)量較大，自1996年申請(qǐng)專利開始以33項(xiàng)位居首位。

圖2 國外申請(qǐng)專利的IPC分布

圖3 國外授權(quán)專利申請(qǐng)人及其地區(qū)分析

2.2國內(nèi)畜禽廢水相關(guān)專利態(tài)勢(shì)分析

該項(xiàng)主要分析了我國畜禽糞污治理專利技術(shù)的發(fā)展概貌和態(tài)勢(shì)，選擇上海在線知識(shí)產(chǎn)權(quán)局作為檢索數(shù)據(jù)庫。通過檢索，共得到畜禽糞污治理相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)為367件，數(shù)據(jù)檢索日期為2014年8月13日。以下主要從專利年度申請(qǐng)趨勢(shì)、主要技術(shù)領(lǐng)域分布、主要省市專利分布、主要專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)在我國布局等方面展開分析，從不同角度揭示我國畜禽糞污治理相關(guān)專利的發(fā)展態(tài)勢(shì)[5]。

2.2.1 專利法律狀態(tài)分析 我國自20世紀(jì)80年代起也開始大力推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，由此也產(chǎn)生了大量的畜禽糞便污染。基于畜禽糞便領(lǐng)域的專利申請(qǐng)授權(quán)情況，對(duì)該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)技術(shù)進(jìn)行了綜合分析。圖4是國內(nèi)專利申請(qǐng)法律狀態(tài)分析，可以看出，該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)目前已有33.1%被授權(quán)，撤回和駁回專利數(shù)的達(dá)到22.9%，而在審的也有30.8%。表明畜禽糞便領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)一直受到關(guān)注。

圖4 國內(nèi)專利申請(qǐng)法律狀態(tài)分析

2.2.2 專利年度申請(qǐng)量變化趨勢(shì)及技術(shù)領(lǐng)域分析 從專利申請(qǐng)趨勢(shì)中(圖5)，可以看出，自1985年開始，畜禽糞便專利授權(quán)量逐年增加，特別是2006年以后，專利申請(qǐng)量突破30項(xiàng)，并在2010年達(dá)到66項(xiàng)，而通過IPC分析可知，申請(qǐng)專利中大都用于糞便污水處理(C02F)，并且主要集中于厭氧處理、厭氧消化工藝、肥料制作設(shè)備以及糞尿清除等領(lǐng)域，表1給出了專利數(shù)量在10件以上的7個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的具體情況。

圖5 國內(nèi)畜禽糞便專利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)

表1 專利所屬主要技術(shù)領(lǐng)域分析

2.2.3 我國主要省市專利市場(chǎng)布局及申請(qǐng)機(jī)構(gòu)分析 通過對(duì)專利申請(qǐng)人和地區(qū)分析(圖6)可知，北京市專利申請(qǐng)人數(shù)最多，占據(jù)17%，而江蘇省和山東省以12%、7%分別位于第2、第3位，但從申請(qǐng)人分析看發(fā)現(xiàn)，江西省的南昌大學(xué)以17項(xiàng)授權(quán)專利位于首位。多數(shù)申請(qǐng)人都是從1993年左右開始專利被授權(quán)，南昌大學(xué)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，充分顯示了南昌大學(xué)在畜禽糞便處理上領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力。

圖6 國內(nèi)授權(quán)專利申請(qǐng)人及其地區(qū)分析

3 結(jié)論與建議

3.1遵循資源化、推廣立體生態(tài)養(yǎng)殖模式

通過專利分析可知，國外畜禽糞便的資源化利用技術(shù)早已相對(duì)成熟，而中國畜禽糞便專利目前則主要集中于污水處理，應(yīng)遵循資源化，加強(qiáng)畜禽糞便的資源化利用。開展循環(huán)農(nóng)業(yè)生物綜合利用技術(shù)研究，利用人畜糞便入池產(chǎn)生的沼氣作燃料和照明，利用沼渣和沼液種果、養(yǎng)魚、喂豬、種菜，多層次利用和開發(fā)自然資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善生態(tài)環(huán)境。以生態(tài)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，建立特色循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，建立起生物種群多、食物鏈結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)、物質(zhì)能量循環(huán)較快的生態(tài)系統(tǒng)，最大限度地減少禽畜糞便/面源污染的程度[6]。

3.2科學(xué)控制畜禽養(yǎng)殖規(guī)模

國內(nèi)專利分析中可以看出，糞便污水處理的專利居多，這主要是由于畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的不合理規(guī)劃導(dǎo)致畜禽糞便的嚴(yán)重污染，從而引起對(duì)糞便污水治理的廣泛關(guān)注。因此，建場(chǎng)前要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，建成后要清潔生產(chǎn)，整體規(guī)劃，合理布局，使我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)走上資源節(jié)約、環(huán)境友好之路。科學(xué)控制養(yǎng)殖規(guī)模、飼養(yǎng)密度和發(fā)展速度，對(duì)于難于管理以及經(jīng)濟(jì)效益差的小規(guī)模分散飼養(yǎng)的養(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格限制并逐步取消。對(duì)于新建的大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的選址應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃，避開人口密集區(qū)和生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)以及水源地。

3.3加強(qiáng)養(yǎng)殖行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法制和監(jiān)管工作

一是監(jiān)管部門要強(qiáng)化監(jiān)管和約束機(jī)制，加強(qiáng)全方位的監(jiān)管畜禽污染調(diào)查、監(jiān)測(cè)及分析評(píng)價(jià)。二是相關(guān)行業(yè)主管部門要制定科學(xué)合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)，使環(huán)境監(jiān)督管理工作做到有法可依、有章可循。三是政府應(yīng)該高度重視并積極引導(dǎo)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖不能以過度消耗資源和破壞環(huán)境為代價(jià)，這關(guān)系到畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，養(yǎng)殖場(chǎng)和飼料廠應(yīng)主動(dòng)實(shí)行國家減排治污政策。

[1] 盧洪秀,程杰,江立方.畜禽糞便污染治理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].上海農(nóng)業(yè)科技,2010(3):27-29.

[2]沈曉昆,戴網(wǎng)成.鎮(zhèn)江發(fā)酵床養(yǎng)殖10年歷程[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2009(6):12-14.

[3]環(huán)境保護(hù)部.畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)政策[EB/OL].http://www.mep.gov.cn/zhxx/hjyw/201102/t20110228_ 201237.htm.

[4]世國.國外如何對(duì)待養(yǎng)殖污染[N].農(nóng)民日?qǐng)?bào),2004-07-14(6).

[5]陳大地,劉桂中,史芫芫,等.國內(nèi)外畜禽養(yǎng)殖管理現(xiàn)狀研究[A].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì),2013.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第3卷)[C].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì),2013:4.

[6]國家環(huán)境保護(hù)部、農(nóng)業(yè)部.全國畜禽養(yǎng)殖污染防治“十二五”規(guī)劃[Z].2012,11.

TheAnalysisontheTreatmentofLivestockManurePollutionandPatentDevelopment

ZOU Hui,HUANG Yong,DING Tengda,WANG Xiaohong

(Institute of Science and Technology Strategy of Jiangxi Academy of Sciences,330096,Nanchang,PRC)

The animal manure pollution all over the world was demonstrated in this paper,which the current situation was compared.Moreover,the development of patent about livestock wastewater treatment was also analyzed.Finally,we proposed that the cultivation needs to follow a recycled and ecological principle based on the properties of livestock cultivation in China.We also emphasized the scientific arrangement in order to control the scale of livestock cultivation,and suggested that the legal regulation of livestock cultivation would be reinforced.These results will provide a scientific reference for the treatment on the animal manure pollution in China.

livestock cultivation;manure pollution;legal regulation;patent analysis

2014-09-18;

2014-11-19

鄒 慧(1967-)，女，碩士研究生，研究方向：科技管理、科技戰(zhàn)略情報(bào)分析。

2014年江西省軟科學(xué)研究基地項(xiàng)目“江西省科技戰(zhàn)略軟科學(xué)研究基地”；江西省科技成果轉(zhuǎn)化資金計(jì)劃(20142BBI90042)；江西省科學(xué)院國家級(jí)預(yù)研項(xiàng)目(2014-YGY-10)。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.034

G306;X505

A

1001-3679(2014)06-0899-04