摘 要：隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，豬場糞污的處理與資源化利用已成為環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。其中，豬場糞污中的重金屬污染問題尤為突出。該文綜述豬場糞污重金屬處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀，包括物理方法、化學(xué)方法和生物方法的進(jìn)展，并探討未來重金屬處理技術(shù)的發(fā)展趨勢，為豬場糞污重金屬的有效處理提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：豬場糞污；重金屬；處理技術(shù)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：X713 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-9902（2024）19-0065-04

Abstract： With the rapid development of animal husbandry， the treatment and resource utilization of pig manure have become the focus of environmental protection. Among them， the problem of heavy metal pollution in pig manure is particularly prominent. This paper reviews the research status of heavy metal treatment technologies in pig manure， including the progress of physical methods， chemical methods and biological methods， and discusses the future development trend of heavy metal treatment technologies to provide theoretical support and practical guidance for the effective treatment of heavy metals in pig manure.

Keywords： pig farm manure; heavy metal; treatment technology; research status; development trend

畜禽養(yǎng)殖業(yè)在我國農(nóng)業(yè)體系中占據(jù)重要地位，不僅提供了豐富的肉類產(chǎn)品，還為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了源源不斷的活力。然而，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模增大和集約化程度的日益提高，糞污的問題逐漸浮出水面，尤其是規(guī)?；i場，其糞污廢棄物的數(shù)量日益龐大，處理難度也逐漸加大[1-3]。豬場糞污中不僅含有大量的有機(jī)物，還包含了多種重金屬元素，如銅、鋅、砷和鉛等[4]。這些重金屬元素的來源多樣，可能是飼料添加劑的殘留，也可能是畜禽生長過程中自然產(chǎn)生的。在未經(jīng)有效處理的情況下，這些重金屬若直接排放到環(huán)境中，不僅會(huì)對(duì)土壤和水體造成嚴(yán)重的污染，還可能會(huì)通過食物鏈的累積和放大效應(yīng)影響到人類的健康[5-7]。

近年來，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和公眾對(duì)食品安全及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，豬場糞污中的重金屬污染問題受到了前所未有的關(guān)注。為了有效應(yīng)對(duì)這一問題，研究和開發(fā)高效、環(huán)保的豬場糞污重金屬處理技術(shù)成為了當(dāng)務(wù)之急。

隨著科技的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提升，豬場糞污重金屬處理技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。這些技術(shù)涵蓋了物理處理、化學(xué)處理、生物處理等多個(gè)方面，旨在從源頭減少重金屬的排放，或者通過有效的方式將其從糞污中分離出來，從而達(dá)到降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和保障人類健康的目的。因此，有效的豬場糞污重金屬處理技術(shù)對(duì)于人類健康和畜牧業(yè)的綠色發(fā)展具有重要作用。

1 糞污重金屬的來源及其危害

1.1 糞污重金屬的來源

飼料添加劑是畜禽養(yǎng)殖中常用的物質(zhì)，其中一些含有重金屬元素。為了提高畜禽的生長速度和產(chǎn)量，一些養(yǎng)殖戶會(huì)在飼料中添加過量的重金屬元素，如銅、鋅、鉛等[8-10]。潘尋等[11]在研究中發(fā)現(xiàn)，銅、鋅、鉻和砷在豬飼料中含量均檢測超標(biāo)，其中銅含量最高，為99.21 mg/kg。吳永明等[12]檢測飼料中重金屬的含量，發(fā)現(xiàn)銅和鋅的含量較高，分別在19.16～99.21、42.04～2 343.6 mg/kg，鉻和砷濃度較低，分別為2.925～3.829、0.094～0.128 4 mg/kg。在飼料中檢測到的這些重金屬元素被畜禽吸取少部分，剩余的重金屬元素會(huì)通過糞便排放到生活的環(huán)境中，導(dǎo)致產(chǎn)生的糞污中重金屬含量超標(biāo)[13-14]。因此，畜禽糞便中重金屬含量與飼料中重金屬含量有直接聯(lián)系。潘尋等[11]檢測了18份飼料的樣品和126份豬糞樣品中的重金屬含量，從研究結(jié)果可以看出豬糞樣品所含的重金屬和飼料樣品中的重金屬含量具有正比例關(guān)系。朱建春等[15]也對(duì) 64家養(yǎng)豬場中所用的64個(gè)飼料和豬糞樣品中重金屬含量進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示豬糞和飼料都含有大量的重金屬，其中鋅和銅的含量最高。另外，工業(yè)廢水、農(nóng)藥殘留等環(huán)境污染物質(zhì)也可能成為糞污中重金屬的來源。這些污染物質(zhì)通過水體、大氣等途徑進(jìn)入畜禽養(yǎng)殖場，被畜禽攝入后，重金屬元素在體內(nèi)積累并隨糞便排出，進(jìn)一步加劇了糞污中重金屬的污染程度。

1.2 糞污重金屬的危害

1.2.1 土壤污染

當(dāng)糞污中的重金屬含量超過土壤的自凈能力，長期施用含有重金屬的畜禽糞便會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬污染[16]。這些重金屬元素，如銅、鉛、汞、鎳、砷、鎘和鉻等，不易被微生物分解，在土壤中積累并轉(zhuǎn)化，使土壤的濃度偏高。重金屬會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，其pH、電導(dǎo)率等都會(huì)受到影響，還可能通過化學(xué)反應(yīng)，與土壤中的其他成分結(jié)合，形成難以分解的化合物，這些化合物會(huì)破壞土壤的結(jié)構(gòu)，降低土壤的肥沃程度和土壤質(zhì)量，影響植物的正常生長[17]。重金屬可能會(huì)破壞植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，影響植物的光合作用、呼吸作用等生命活動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，重金屬還可能通過根系進(jìn)入植物體內(nèi)，導(dǎo)致植物中毒甚至死亡。

1.2.2 水體污染

當(dāng)重金屬隨未處理的畜禽糞污進(jìn)入河流、湖泊甚至地下水，會(huì)引起水體中重金屬含量超標(biāo)[18]，對(duì)水體造成污染。重金屬元素在水體中不易降解，會(huì)對(duì)水生生物造成毒性作用，影響水生生物的生長、繁殖和生存。例如，重金屬會(huì)破壞水生生物的細(xì)胞膜，影響細(xì)胞的功能和結(jié)構(gòu)；還會(huì)干擾水生生物的代謝過程，導(dǎo)致生物體內(nèi)代謝紊亂。這些影響會(huì)導(dǎo)致水生生物的數(shù)量減少、種群結(jié)構(gòu)改變，破壞水生生態(tài)平衡。人類長期接觸或飲用含有重金屬元素的水，也會(huì)引起慢性中毒、神經(jīng)系統(tǒng)病變等問題，對(duì)身體健康造成潛在危害[19]。

1.2.3 食物鏈污染

重金屬在自然環(huán)境中不易降解，在土壤和水體中的積累會(huì)進(jìn)入植物和動(dòng)物體內(nèi)，成為食物鏈的一部分。重金屬對(duì)食物鏈的污染會(huì)對(duì)人類和動(dòng)物的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)于畜禽本身，重金屬通過畜禽的糞便被排出體外，通過飼料或飲水再次被畜禽攝入，形成食物鏈中的循環(huán)，導(dǎo)致其生長受阻、器官受損甚至死亡。對(duì)于人類來說，人類攝入這些受到重金屬污染的食物后，重金屬會(huì)在人體內(nèi)積累，引發(fā)健康問題[20-22]。如鉛中毒可能導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷、智力下降等嚴(yán)重后果，鎘中毒則可能導(dǎo)致腎臟損傷、骨質(zhì)疏松等健康問題，過量的鋅會(huì)影響人的腸胃功能，出現(xiàn)嘔吐現(xiàn)象等[23]。

2 豬場糞污重金屬處理技術(shù)現(xiàn)狀

豬場糞污處理是畜牧業(yè)環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，特別是其中的重金屬污染問題更是受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。目前，對(duì)于豬場糞污中重金屬的處理方法主要有物理、化學(xué)和生物幾個(gè)方面的處理。

2.1 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)主要通過離心、沉淀、過濾和吸附等方式去除豬場糞污中的重金屬。王明等[24]在研究中通過離心分離法去除養(yǎng)豬場中的廢水懸浮物，此方法去除率為50%～65%，污泥可以吸附大量重金屬，然后通過固液分離去除重金屬。另外，重金屬鈍化技術(shù)是一種有效減少重金屬污染的方法，通過添加鈍化劑，讓重金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為難以溶解的沉淀物或穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而降低重金屬離子的生物可利用性。經(jīng)常使用的鈍化劑為沸石、膨潤土、生物炭等，能夠有效地去吸附重金屬。Cui等[25]研究了改性的沸石對(duì)糞污中重金屬的鈍化率影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其明顯降低了重金屬的生物有效性，銅、鉛和鋅的鈍化率分別為 45.1%、25.5%和16.1%。程宇航[26]在研究中發(fā)現(xiàn)15%的木本泥炭可以很好地鈍化重金屬，銅、鋅和鉻的鈍化率分別達(dá)到52.2%、42JqDIENXqeTEAA43XuAvAODufoPfVnVL7gAFosfMbf4o=.7%和 27.2%。然而，物理處理技術(shù)通常只是處理糞污重金屬的第一步，可能還需要結(jié)合其他技術(shù)（如化學(xué)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)等）來達(dá)到更好的處理效果。同時(shí)，在選擇物理處理技術(shù)時(shí)，需要綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等因素，以確保處理效果的同時(shí)降低處理成本和對(duì)環(huán)境的影響。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)利用化學(xué)反應(yīng)將重金屬轉(zhuǎn)化為不溶性沉淀物或穩(wěn)定化合物，從而實(shí)現(xiàn)去除。常用的化學(xué)處理方法包括化學(xué)沉淀、氧化還原等。張秀等[27]將制備的重金屬捕集劑作用于豬場中的廢水中，發(fā)現(xiàn)對(duì)廢水中的銅和鋅的去除率達(dá)到99%以上。邢劍[28]研究化學(xué)瀝浸對(duì)重金屬瀝出的影響，發(fā)現(xiàn)重金屬的瀝出率在一定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)隨著時(shí)間的增加而增加，低pH可以促進(jìn)重金屬的瀝出。此外，邢劍在研究中發(fā)現(xiàn)無機(jī)酸對(duì)鋅的去除效果更好，而有機(jī)酸對(duì)銅和鎘的去除效果更好。化學(xué)處理技術(shù)可以通過化學(xué)反應(yīng)快速處理各種不同類型的糞污重金屬離子，并可以選擇性地去除特定類型的重金屬離子，從而避免對(duì)其他有用物質(zhì)的損失，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，達(dá)到較好的處理效果。但是化學(xué)處理過程中可能產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物或廢物，需要進(jìn)行妥善處理以避免二次污染，且化學(xué)處理成本較高。

2.3 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)利用微生物的代謝作用，將重金屬轉(zhuǎn)化為低毒或無毒形態(tài)。外源菌劑的添加對(duì)重金屬鈍化有著促進(jìn)效果，Li等[29]研究中發(fā)現(xiàn)在豬糞的好氧堆肥中加入纖維素降解菌可以明顯地鈍化重金屬鎘和鉻，其中加入 1%菌劑的鈍化效果最好。Bello等[30]研究中也發(fā)現(xiàn)添加菌劑可以提高重金屬的去除率，其中銅和鐵處理效果最好，去除率分別為 98.9%和94.3%。重金屬也可以通過生物轉(zhuǎn)化得以去除，周東興等[31]研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓能夠降低豬糞中銅和鋅的生物有效性。

生物處理技術(shù)不依賴化學(xué)藥劑，減少了化學(xué)污染的風(fēng)險(xiǎn)，并且具有高效的代謝和轉(zhuǎn)化能力，能夠迅速去除或穩(wěn)定重金屬。但處理重金屬時(shí)仍面臨一些挑戰(zhàn)，如生物處理技術(shù)的效果受溫度、pH、離子強(qiáng)度等環(huán)境因素的影響較大，需要特定的生物體，且處理時(shí)間耗時(shí)較長。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的生物處理技術(shù)和操作條件。

3 豬場糞污重金屬處理技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著科技的進(jìn)步和研究的深入，重金屬處理技術(shù)也在不斷發(fā)展更新。傳統(tǒng)的處理方法雖然在一定程度上能夠去除部分重金屬，但效率低下且易產(chǎn)生二次污染。因此，越來越多的研究開始轉(zhuǎn)向生物修復(fù)技術(shù)和物理化學(xué)生物聯(lián)合處理技術(shù)。

3.1 聯(lián)合處理技術(shù)的研發(fā)

重金屬聯(lián)合處理技術(shù)是指將物理、化學(xué)、生物等多種處理技術(shù)相結(jié)合，形成聯(lián)合處理系統(tǒng)，提高處理效率和降低處理成本。例如，可以先利用物理法預(yù)處理，去除大部分懸浮物和部分重金屬，再采用生物法進(jìn)一步凈化殘留的重金屬，最后通過化學(xué)法深度處理以確保排放標(biāo)準(zhǔn)。程宇航等[32]研究豬場糞污處理工藝對(duì)重金屬的去除效果，發(fā)現(xiàn)通過“固液分離+升流式厭氧污泥床+多級(jí)A/O+氧化塘”方法可以有效去除重金屬，去除率為74.8%～99.7%。郭瑞華等[33]通過“厭氧消化+多級(jí)沉淀+水生植物塘”處理方法去除豬場糞污中的重金屬，最高去除率達(dá)到90%以上。聯(lián)合處理技術(shù)的研發(fā)是應(yīng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖過程中重金屬污染問題的重要手段，可以避免單一方法的缺陷，通過選擇合適的處理方法組合、優(yōu)化處理?xiàng)l件、集成化處理設(shè)備、回收利用重金屬以及評(píng)估處理效果等措施，實(shí)現(xiàn)糞污重金屬的高效去除和回收。

3.2 生物技術(shù)的深入應(yīng)用

生物技術(shù)處理豬糞重金屬是一種有效且環(huán)保的方法。通過選擇合適的生物技術(shù)、優(yōu)化處理?xiàng)l件、加強(qiáng)環(huán)境安全性評(píng)估等措施，實(shí)現(xiàn)豬糞中重金屬的高效去除和回收，降低其對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。利用基因工程、酶工程等生物技術(shù)手段，培育具有高效去除重金屬能力的微生物菌株，主要通過微生物的吸附和轉(zhuǎn)化能力來去除重金屬，它不僅能有效去除污染物，還能減少二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。通過篩選具有高吸附能力的微生物株，或是通過基因工程技術(shù)改造微生物，增強(qiáng)其對(duì)重金屬的吸收和固定能力。然而，生物技術(shù)也存在一定的局限性，處理周期較長、受環(huán)境因素限制大等。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的環(huán)境條件和污染狀況選擇合適的生物技術(shù)，進(jìn)一步探索新的生物技術(shù)和處理方法，通過不斷的研究和創(chuàng)新，有望在未來實(shí)現(xiàn)更高效、更環(huán)保的重金屬污染治理。

3.3 資源化利用

豬場糞污作為畜牧業(yè)產(chǎn)生的廢棄物，其中包含了大量的重金屬元素，如銅、鋅、鐵等。這些重金屬元素在適量的情況下對(duì)于動(dòng)植物成長具有一定的促進(jìn)作用，但同時(shí)也可能對(duì)環(huán)境造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。然而，通過科學(xué)合理的處理技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)這些重金屬元素的資源化利用，例如，將處理后的豬場糞污作為有機(jī)肥料或土壤改良劑，既可以減少重金屬對(duì)環(huán)境的污染，又可以提高土壤的肥力。豬場糞污中的重金屬元素具有一定的資源價(jià)值，通過合理的處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)重金屬的資源化利用。但是在豬糞重金屬資源化利用過程中，需要充分考慮重金屬的種類、濃度和存在形態(tài)，以及處理方法的可行性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境安全性。此外，還需要加強(qiáng)監(jiān)測和評(píng)估，確保資源化利用過程中不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成負(fù)面影響。

4 結(jié)束語

豬場糞污重金屬處理技術(shù)是環(huán)保領(lǐng)域的重要研究方向。當(dāng)前，物理、化學(xué)、生物等多種處理技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，但仍存在處理成本高、效果有限等問題。隨著科技的進(jìn)步和研究的深入，豬場糞污豬場糞污重金屬處理技術(shù)有望得到進(jìn)一步優(yōu)化和完善。一方面，可以通過改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的工藝參數(shù)和操作條件，提高處理效果和降低成本。例如，針對(duì)物理處理技術(shù)的局限性，可以研發(fā)更高效的重金屬分離和去除設(shè)備；針對(duì)化學(xué)處理技術(shù)的二次污染問題，可以開發(fā)更環(huán)保的試劑和工藝。豬場糞污重金屬處理技術(shù)的發(fā)展需要多學(xué)科交叉融合，不斷探索和創(chuàng)新。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提升，相信未來的豬場糞污處理將變得更加高效、環(huán)保，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

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