养殖业污染及其综合防治措施

褚贵芳

山东省枣庄市山亭区畜牧兽医局,山东枣庄277200

近20年来,我国养殖业发展迅速,肉、蛋、禽总产量连续保持世界第一,为改善我国人民生活水平,调整人们膳食结构、提高农民收入做出了巨大的贡献。但不可避免地产生了大量的“畜产公害”,畜禽粪便、养殖污水任意堆弃、排放现象普遍存在,养殖场集中地区环境恶化,间接对水源、土壤等产生污染。按粪便排泄量计算,1头猪的排粪量相当于2个人的排粪量,而按BOD5(生化需氧量)的排泄量计,则1头猪相当于13个人。按我国1999年养猪5.2亿头计,其粪便排泄量和BOD5排泄量分别相当于10.4亿人和67.6亿人,危害严重。

近年来,畜禽粪便作为农业肥料的比例大幅下降,大量的粪污未经无害化处理就随时随地排放、堆弃,畜禽粪污对环境的污染逐年加大。未处理的畜禽粪污中大量的氮、磷、矿物元素及其产生的氨、硫化氢等恶臭气体,严重地影响了空气、水体及土壤的质量,破坏了生态平衡。由于相应的环保设施不完备,养殖业产生的污染已成为一项重要的环境污染源。加之大部分养殖从业人员环保意识薄弱,部分地方治理力度不够,养殖场及其周围地区的环境形势严峻。

1 养殖场对环境的污染

养殖场对环境的污染主要是因为养殖粪污大量的无序排放和处理利用不当造成的。养殖场对环境的污染包括养殖场产生的有毒、有害气体、粉尘、病原微生物、噪声、未被动物消化吸收的有机物、矿物质等。养殖粪污包括畜禽粪便、废弃的垫草垫料、生产及生活污水等。

1.1 对大气的污染

养殖场产生的有毒有害气体、粉尘、病原微生物等可随大气扩散和传播。当这些物质的排出量超过大气环境的承受力(自净能力)时,将对人和动物造成危害。据测,1个年出栏10万头的猪场,每小时可向大气排出近148 kg氨气(NH3)、13.5 kg硫化氢(H2S)、24 kg粉尘和14亿菌体,这些物质的污染半径可达5 km,而尘埃和病微生物可随风传播30 km以上。

1.2 对水体的污染

养殖场对水体的污染主要为有机物污染、微生物污染、有毒有害物污染。有机物污染主要是养殖场粪污中含有的碳氢化合物、含氮、含磷有机物和未被消化的营养物质排放进入自然水体后,可使水体固体悬浮物、化学耗氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)升高。当超量的有机物进入水体后,超过其通过稀释、沉淀、吸附、分解、降解等作用的自净能力时,水质便会恶化。有机物被水中的微生物降解,为水生生物提供了丰富的营养,水生生物(主要是藻类)大量孳生,产生一些毒素并消耗水中大量的溶氧,最后溶氧耗尽,水中生物大量死亡。此时因缺氧,水中的有机物(包括水生生物尸体)降解转为厌氧腐解,使水变黑变臭,水体“富营养化”,这种水体很难再净化和恢复生机。微生物污染主要是养殖场粪污中含有大量的病原微生物,它们随粪污进入水体后,以水为媒介进行传播和扩散,造成某些疫病的传播和扩散,危害人和动物的健康并带来经济损失。有毒有害物污染主要是指饲料中的抗生素、违禁药物、矿物质及猪场用的消毒剂等随粪污排入水体后对其造成的污染。

1.3 对土壤的污染

养殖场粪污不经无害化处理直接进(施)入土壤,粪污中的有机物被土壤中的微生物分解,一部分被植物利用;一部分被微生物降解为二氧化碳和水,使土壤得到净化或改良。如粪污进(施)入量超过了土壤的承受力(土壤自净能力),便会出现不完全降解或厌氧腐解,产生恶臭物质和亚硝酸盐等有害物质,引起土壤成分和性状发生改变,破坏了土壤的基本功能。另外,粪污中的一些高浓度物质(如铜、锌、铁、微生物等)会随同粪污一同进入土壤,引起土壤中相应的物质含量异常之高(营养富集),不仅对土壤本身结构造成破坏或改变,而且还会影响人和动物的健康。

2 养殖场环境控制措施

养殖场环境控制主要包括两方面内容,一是控制养殖场环境免受外界的影响和污染;二是防止养殖场对自身及周围环境造成不良影响和污染。尽量减少养殖粪污的排出(产生)量,并积极负责地对养殖粪污进行无害化处理利用,是有效控制养殖污染的主要途径。

2.1 降低或减少养殖污物排出量

降低或减少养殖污物排出量主要是采用有效的营养措施,在不影响动物生长和养殖效益的前提下,一方面通过添加高效添加剂或饲喂消化利用率高的原料,合理降低畜禽饲料中营养物质含量,通过减少营养物质的排泄量,来减少养殖污物的排出量。另一方面通过添加促进畜禽消化吸收营养物质的添加剂,提高畜禽对饲料(粮)中营养物质的消化利用率,来减少养殖污物的排出量。降低或减少养殖污物排出量是解决养殖污染的根本出路。

(1)平衡氨基酸法。通过平衡日粮中的氨基酸可减少畜禽排泄物中氮等的含量,氮是排泄物中造成环境污染的主要元素之一。排泄物中氮一般占干物质的2.0%～6.0%(其中33%在粪便中,67%在尿中)。畜禽主要通过日粮摄入蛋白质(蛋白质平均含氮16%)态等氮元素,经过消化吸收,被动物机体利用约35%,其余约65%排出体外。猪在不同生长阶段氮等营养物质的消化率、排泄率和利用率。猪摄入的氮平均约65%排出了体外。蛋白质是由氨基酸组成的,蛋白质的吸收利用率与其氨基酸组成有关,普遍认为蛋白质营养就是氨基酸营养,要提高饲料中蛋白质的吸收利用率,就必须改善饲料的氨基酸组成。研究表明,通过在畜禽饲料中添加某些氨基酸,在不影响动物生长和养殖效益的前提下,可适当降低饲料中蛋白质含量,进而减少排泄物中氮的含量。研究表明,应用理想蛋白概念配制的猪日粮,氮的排泄量可减少30%,同时也能减轻养殖场空气中氨的浓度和臭味。试验表明,仔猪饲料加0.1%～0.2%赖氨酸,可降低饲料蛋白2个百分点,减少氮和磷的排泄量为20.90%和17.71%。研究者在总结了鸡、猪饲料中加赖氨酸的结果,一般情况下,添加赖氨酸能促进肉鸡生长,也能降低氮排泄量。肉鸡(3～6周)16%粗蛋白饲料中添加0.2%赖氨酸与18%蛋白质饲料其日增重和饲料转化率相似,但降低氮和干物质排泄量分别为15.40%和7.92%。据报道,蛋白质20%的肉鸡料中各添加赖氨酸和蛋氨酸0.1%,结果与23%蛋白质对照组生长效果相似,但减少干物质、氮、磷排泄量分别为9.69%、22.09%和12.46%。另据报道,猪日粮蛋白质水平若降低1%,排尿量减少11%。试验表明,降低日粮4%的蛋白质,补足4种必需氨基酸,可降低猪舍69%的氨气。总之,通过平衡氨基酸,降低日粮蛋白质含量,可不同程度地减少排泄物中氮及其它物质含量,降低后续处理畜禽排泄物的费用和难度,减轻排泄物对环境的污染。

(2)添加酶制剂法。酶制剂是一种高效生物催化剂,是动物机体消化吸收营养物质必不可少的专用的催化剂。在饲料中添加某些酶制剂不仅能促进动物消化吸收相应营养物质,同时也能帮助其消化吸收饲料中平时不能(或不易)被动物消化吸收的营养物质,进而提高动物对营养物质的消化利用率,减少排泄物中某些元素或营养物质(有机物)的含量,降低排泄物的环境污染性。据报道,添加200～1000 U的植酸酶,可使排泄的磷减少25%～50%。在1头生长育肥猪(体重18～100 kg,消耗317 kg饲料)饲料中添加植酸酶后,磷排泄量由1.5 kg降为0.11 kg。向肉鸡饲料中添加0.1%八宝威复合酶,结果干物质、氮、磷的排泄量分别降低17%～18%、24%～28%和12%～27%。据报道,由于添加植酸酶使玉米—豆饼为主的肉鸡配合饲料中约33%不能利用的磷变为可利用磷,因此可降低磷排泄量17%～42%。

(3)添加其他添加剂。为了降低畜禽对摄入营养物质的排泄量,许多学者进行了广泛的研究,市场上也相继出现了一些高效的添加剂。用有机螯合态微量元素添加剂代替无机微量元素添加剂,能有效降低排泄物中矿物元素含量。研究表明,青年猪料中加0.01%赖氨酸铜(一种有机铜)与加0.025%硫酸铜形式的铜的饲喂效果相似,但前者排泄物中铜含量显著下降。在肉鸡饲料中添加400 μ g/kg甲基吡啶铬,能降低干物质和氮排泄量分别为5.39%和1.57%。在产蛋鸡饲料中添加400 μ g/kg甲基吡啶铬,减少干物质和氮排泄量分别为15%和32%。

当然,通过合理降低日粮营养物质浓度、选用高效易消化吸收的饲料或原料、减少或禁止使用有害添加物、采用合理的清粪工艺、加强饲养管理、采用多阶段式饲养、减少饲料浪费等都能有效降低营养物质的排泄或粪污中有毒有害物的含量,减轻养殖污物对环境的压力,同时也能带来可观的经济效益。

2.2 合理利用养殖污物

本着“减量化、无害化、资源化”的原则,对畜禽污物进行合理处理利用,是将畜禽污物变废为宝和减轻养殖场对环境污染的重要措施。养殖粪污中含有大量的有机物、矿物元素、腐殖物质、水及其它营养物质,经无害化处理杀灭其中的病原微生物、寄生虫及其卵等后,施入农田可改善土壤的团粒结构,提高土壤的保水、保肥能力;用以饲喂畜禽可节约饲料,降低养殖开支,提高养殖效益。分离出的污水净化后可再用于冲洗畜舍,节约养殖用水。总之,对养殖污物进行合理处理利用,使其化害为利、变废为宝,对促进农牧结合、维持生态平衡、实现物质良性循环和可持续发展有着重要而深远的意义。

(1)堆肥法。堆肥法是一种好氧发酵处理粪便的方法。微生物分解粪便中的有机物并产生高温,杀死其中的病原微生物、寄生虫及其卵等,腐熟的粪便中大分子有机物被降解为易被植物吸收的小分子物质,变成高效有机肥料,主要包括自然堆肥法和现代堆积法。

(2)杀菌处理后饲喂。禽粪中含有丰富的营养物质。据测算,干粪中含粗蛋白质15%～30%,粗纤维10%～16%,总氨基酸8%～10%,其中赖氨酸达0.9%、蛋氨酸0.23%、胱氨酸0.2%、磷3.0%、钾1.7%,还有铁、铜、锌、镁等微量元素及维生素B2、维生素B12、胆碱等多种维生素。因此对禽粪进行去杂、杀菌、干燥等处理后,可作质优价廉的饲料加工处理方法大致有干燥处理、化学处理、发酵处理、青贮、热喷处理、膨化处理等,当然畜禽粪便的处理还有其它一些经济方便的方法。如适量的用作农田底肥,一来可提高田地肥力,二来也能解除其对环境的污染和处理之劳。

(3)养殖污水处理和利用。污水处理可分为物理、化学、生物处理方法3大类,其中化学处理法因需要化学药剂,费用较高,存在二次污染问题,需有专门的处理技术人员,小型养殖场一般不适合采用。

物理处理法一般为养殖污物处理的第一道工序。包括过滤、沉淀、固液分离等,主要去除养殖污物中的不溶性或机械杂质。生物处理法是利用微生物将污水中的有机物分解,使不稳定的复杂有机物降解为简单的无机物或合成微生物体,达到处理污水、保护环境的目的。根据处理工艺及条件,污水生物处理法分为自然生物处理法和工厂化生物处理法2种。按照微生物类型生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。前者是使一部分有机物转变为微生物体,另一部分被分解为CO2、H2O、NO3-、SO42-、PO43-等的盐;后者除生成细胞体外,还生成CO2、CH4、H2S等。由于 BOD5反映了污水中可被微生物分解的有机质量。故可以用BOD5与COD的比值(%)来判定污水生物处理的可行性。该值＞45%时可行性好;＞30%时尚可;＜30%时较差;＜25%时不宜进行生物处理。一般情况下,猪场污水该比值均在45%左右,为生物处理可行性好的污水。

化学处理法是在污水中加入化学药剂,将污水中的溶解物质、胶体物体和悬浮物质沉淀除去,实现污水净化的方法。因本方法的不足所限,一般不用作污水处理的预处理。