浅谈“互联网+”的畜禽养殖环境污染治理预警机制

2019-01-31张丽君耿彧刘孝刚

中国畜禽种业 2019年1期

张丽君耿彧刘孝刚

（1，锦州医科大学公共基础学院121001；2，锦州医科大学畜牧兽医学院121001）

农村畜禽养殖业与人类日常生活息息相关，肉、蛋、奶等畜禽养殖附属产品是人们必需的营养品，然而农村畜禽养殖业的稳步发展对农村生态环境也造成巨大影响。首先，畜禽粪便挑战了周边土壤、水体和空气的承载力，土壤与大气、水域和生物环境之间不断进行着物质和能量的交换，有研究表明，我国超过70%的河流受到农村水源污染，有机肥被化肥的取代使大量畜禽粪便无法得到合理利用，当前畜禽粪便污染已成为世界普遍关注的问题[1]。其次，随着畜禽养殖业的密集度升高，对天然草场也侵蚀严重，给生态环境造成巨大破坏，导致各种疾病频繁发生。因此，建立环境污染治理预警机制是引导畜禽养殖业健康发展的必要手段，对环境质量和生态系统逆化演变、退化、恶化的及时报警，可超前预见环境的演变趋势、方向、速度和后果，对人类起到警觉作用[2]。本文在“互联网+”绿色生态行动方案[3]的指引下，针对农村畜禽养殖业带来的环境污染问题，结合互联网大数据分析，探讨构建土壤、水体和空气等资源环境承载能力的立体预警机制。

1 “互联网+”下的农村环境污染治理立体预警机制

1.1 农村畜禽粪便的负荷量预警机制

畜禽粪便是农村环境污染的主要来源，准确估算出一定区域面积下的最大畜禽粪便负荷量是首要解决的问题，可以通过以下公式来计算畜禽每年的粪便产生量。

（1）根据饲养周期进行计算，公式为：

存栏量×日排泄系数×饲养周期

（2）根据年末存栏量进行计算，公式为：

（存栏量+年末存栏量）×日排泄系数×饲养周期

（3）如果不考虑饲养周期，则计算方法为：

存栏量×日排泄系数(kg/d)×365(d)

其中，日排泄系数为单个畜禽动物每天排出粪便的数量，以湿基为标准。

（4）通常计算畜禽粪便负荷量是以农田耕地面积作为实际的负载面积，以猪粪当量为基准，畜禽粪便的负荷量计算公式为：

畜禽粪便的负荷量=(∑(各类畜禽类总量×相对于猪粪当量的系数)有效耕地面积

（5）上海农业科学研究院提出了畜禽粪便负荷警报值的5级分类标准，用畜禽粪便猪粪当量负荷量同当地农田以猪粪当量计的有机肥理论最大适宜施肥量的比值r来间接表达畜禽粪便负荷量承受程度。

根据比值r所处的不同范围，可以预测出一定区域面积下的畜禽粪便的负荷情况和对环境的污染程度，对进一步合理规划畜禽养殖规模起到有效指导作用。当r≤0.4时，警级为1级，无污染，此时可以大面积扩大畜禽养殖规模；当0.4＜r≤0.7时，警级为2级，稍有污染，可以适当扩大畜禽养殖规模；当0.7＜r≤1.0时，警级为3级，有污染，应该维持原有畜禽养殖规模；当1.0＜r≤1.5时，警级为4级，较严重污染，应引起高度重视，并将畜禽养殖规模降低，对该区域环境污染也要及时防控治理；当r＞1.5时，达到严重污染，此时应大幅度降低畜禽养殖规模，并对该区域环境污染纳入重点防控治理范围，而且治理的投入力度也要适量加大。

1.2 农村水污染预警机制

世界卫生组织曾发布一组数据表明，全世界80%的疾病和50%的儿童死亡均与水污染有关[4]。剧毒农药、溢油、排放废水、放射性污染等是水污染的主要来源。广西龙江镉污染、四川涪江锰污染、兰州原油泄漏导致水污染等事件警示我们必须要建立完整的监测体系、完善检测指标、建立水污染预警机制。我国各省已先后启动了水污染预警机制，如山东已严格实施地下水取水量和水位“双控”，建立了地下水动态预警管理机制；四川建立了洪水污染预警机制等。此外，也积累了一些环境风险预警系统研发及应用的成功案例，如大连海域溢油模拟信息系统；珠江口区域海上溢油应急预报信息系统；长江沿江开发环境风险监控预警系统等。目前水污染的监测参数通常有水温、流速、流量、pH、电导率、溶解氧、铵离子、氰离子、硝酸根、COD、TOC等方面，水污染的预警分为4个等级，从低到高分别为蓝色、黄色、橙色和红色[5]，当警级为蓝色时无污染；警级为黄色时稍有污染；警级为橙色时有污染；警级为红色时有严重污染。

通过上述分析可以看出，水污染的来源有很多方面，针对水污染的不同情况，我国各省市也建立了各种水污染预警机制。然而在农村，畜禽养殖业是造成水污染的主要因素，各畜禽养殖场未经处理的污水排放到附近河流，使河流水体的物理、化学和生物群落均发生了不同性质的改变，而且畜禽粪便污染物中有毒、有害成分也不同程度地渗入到地下水中，这些均对农村当地水源造成不同程度的污染，给当地村民身体健康带来不小危害。为了防止这些危害的发生，必须要应用现代互联网技术建立起农村水污染风控监测预警机制，实时监测当地农村水污染状况，给出预警等级，然后针对不同的预警等级采取不同的防控治理措施，并合理规划畜禽养殖规模，只有这样才能使农村水资源得到强有力的保护，使畜禽养殖业也得到持续稳定、绿色健康的发展。

1.3 农村土壤污染预警机制

目前我国农村畜禽养殖业的粪污进入土壤后，其中超量排放会超出土壤本身的自净能力，不能完全降解的成分将产生恶臭物质和亚硝酸盐等有害物质，使土壤组成和质量发生质的改变，对土壤环境造成非常严重的污染。但我国畜禽养殖业对农村土壤环境造成的风险评估和预测预警还不能较全面反映农村土壤环境安全变化，目前还主要集中于单项因子指标的预测预警，需要进行多目标分析，以环境风险评价方法为基础，运用互联网、云计算平台等技术，来建立一个立体化、可视化的适合我国农村情况的土壤环境风险预警系统，对畜禽养殖给农村土壤环境质量和土壤生态系统逆化演替、退化、恶化及土壤污染暴露造成的人体健康危害进行及时报警[6]。通过“基础调查-质量监测-风险评估-预测预警”流程来构建时间与空间的综合预测成果，即在时间层面上，根据畜禽养殖污染物对土壤的变化速率、作用规律确定土壤危害程度的时间节点；在空间层面上，根据土壤中畜禽养殖污染物空间分布的变异性和偏倚性，能预测出未来某时间的土壤环境质量状况、分区及相对高风险区。因此，完善农村土壤环境风险预警系统对今后从源头遏制畜禽养殖对土壤危害的发生，将危害损失降到最低点起着至关重要的作用，同时对农村土壤环境安全也会起到有效保护作用。

1.4 农村空气污染预警机制

随着我国工业化及城乡一体化建设的大力推进，农村空气污染防治压力的形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。其中农村各大畜禽养殖场产生的恶臭、粉尘和微生物的排放也是造成大气环境恶化的主要因素。因此，运用现代计算技术和互联网技术来建立立体感知、智能响应、可视化的农村空气质量预测预警系统平台，能实现未来预期内的空气质量预报和空气污染潜势分析，同时追踪重污染源对关心点污染物浓度贡献率，通过分析、推断，输出预警及对策建议信息，制定出相应污染控制治理方案，不但可提高对重污染天气的应对能力，而且可最大限度地降低重污染天气对农村民众造成的身体损伤。