规模化畜禽养殖业水污染物的排放清单筛选研究

苏嫚丽 李哲 刘驰

摘 要：通过研究国内已发布实施的水环境及畜禽养殖相关标准，本文从规模化畜禽养殖业污染物产生及迁移途径着手，研究规模化畜禽养殖业污染物排放清单，为建立规模化畜禽养殖业排污许可管理制度提供建议。

关键词：规模化畜禽养殖;水污染物;排放清单;排污许可

中图分类号：X713 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）19-0140-04

Abstract： By studying the water environment and livestock and poultry breeding standards that had been implemented in China， this paper started from the large-scale production and migration of pollutants in livestock and poultry breeding industry， and studied the pollutant discharge list of large-scale livestock and poultry breeding industry， in order to provide suggestions for the establishment of large-scale livestock and poultry farming sewage permit management system.

Keywords： large-scale livestock and poultry farming;water pollutants;emission inventory;sewage permit

隨着经济和科学技术的快速发展，人类活动成为影响生态环境的重要因素。工农业生产、交通运输和居民生活等活动会排放大量污染物，造成诸多的大气、水环境污染问题。由于大气环境的广泛性及其污染的复杂性，国内外自20世纪80年代开始便陆续开展大气污染物排放清单的研究[1]，而在水环境污染方面，鲜有开展污染排放清单研究。本文从畜禽养殖业的污染物进入途径和粪污治理途径等入手，通过分析国内已颁发的水环境质量标准及水污染物排放标准，研究规模化畜禽养殖业水污染物排放清单筛选，为进一步建立规模化畜禽养殖业的排污许可管理制度提供依据。

1 畜禽养殖污染物的产生及迁移途径

1.1 牲畜

为保障牲畜正常生长发育，按照国家相关标准，养殖饲料会添加重金属微量元素和亚治疗剂量的抗生素，牲畜患病时需要口服或注射治疗剂量的抗生素。这些物质经牲畜代谢后，通过粪污排入环境。在国家及各级政府的鼓励和支持下，规模化养猪场积极建设沼气工程，利用厌氧发酵方式处理养殖粪污[2]，固体粪便经发酵堆肥还田或制有机肥，以尿液为主的养殖废水经厌氧发酵后还田。粪便中的重金属和抗生素，经生物堆肥发酵后，未降解的部分进入有机肥[3，4]，通过施用于农田进入土壤和地下水。重金属和抗生素迁移途径如图1所示。

1.2 家禽

家禽肠道系统与牲畜不同，家禽没有牙齿，肠道较短，消化腺分泌不旺盛，在摄入饲料后，近70%的饲料未经消化就从泄殖腔排出体外，粪尿混合。规模化的家禽养殖粪污经机械或人工收集后，堆肥还田或发酵制有机肥[5]。重金属微量元素和抗生素进入家禽体内，经代谢，由粪尿排出进入有机肥，通过有机肥农田施用，进入土壤和地下水。家禽饲养和粪污处理处置及重金属微量元素、抗生素迁移途径如图2所示。

2 污染物排放清单分类原则

鉴于畜禽养殖污染以水体污染为主，污染物从畜禽饮用水水体来源和畜禽养殖污染排放目标水体两个角度选定。畜禽养殖饮用水体来源指标参照《无公害食品 畜禽饮用水水质》（NY 5027—2008）[6]，污染物排放目标水体指标参照《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）。前者将污染物分为感官形状及一般化学指标、细菌学指标、毒理学指标;后者将指标分为常规指标和非常规指标，其中常规指标包括感官形状及一般化学指标、微生物指标、常见毒理学指标和放射指标，非常规指标主要是少见的无机和有机毒理学指标。参照两个标准的分类原则，综合考虑畜禽养殖业的污染物产生特征，本文建立污染物排放清单，将污染物分为一般化学指标、微生物指标、毒理学指标。其中，毒理学指标又分为一般无机毒理指标、重金属和抗生素。

3 污染物排放清单筛选

3.1 一般化学指标

一般化学指标主要是指在污水中广泛存在、可检测性强的指标。《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001）中，一般化学指标包括BOD5、COD、SS、NH3-N和TP。随着环境管理要求的提高，2011年、2014年，我国先后两次发布《畜禽养殖业污染物排放标准》征求意见稿，其中将TN纳入控制要求。

《无公害食品 畜禽饮用水水质》（GB 5027—2008）将硫酸盐作为一般化学指标进行控制。《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的集中式生活饮用水地表水源地补充项目包括硫酸盐，《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的地下水质量常规指标包括硫酸盐。2010年以来，国家先后出台了硫酸盐类饲料添加剂的系列标准，包括硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰和硫酸铜等[7-9]。研究显示，近年国内外将硫酸钠作为畜禽新型饲料蛋白质的营养强化剂[10]。铜、锌是动物必需的微量元素，目前，我国饲料中允许添加的铜源、锌源包括碱式氯化铜、碱式氯化锌等[11，12]，并且饲料添加剂还包括氯化钠。因此，要将硫酸盐、氯化物纳入污染物清单。

3.2 微生物指标

《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001）的微生物指标包括大肠菌群和蛔虫卵，《无公害食品 畜禽饮用水水质》（NY 5027—2008）的细菌学指标为总大肠菌群，《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的细菌学指标为粪大肠菌群，《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的微生物指标包括总大肠菌群和菌落总数。《生物有机肥》（NY 884—2012）的产品技术指标包括粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率，《沼肥》（NY/T 2596—2014）的限量指标包括粪大肠菌群和蛔虫卵死亡率。

总大肠菌群是指37℃培养，24h内发酵乳糖产酸产气的需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌。粪大肠菌群是指44.5℃培养，24h内发酵乳糖产酸产气的需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群既包括了来源于人类和其他温血动物粪便的粪大肠杆菌，还包括其他非粪便的杆菌，不能直接反映水体是否受到粪便污染，而粪大肠杆菌能更准确地反映水体受粪便污染的情况，是目前国际通行的监测水质是否受粪便污染的指示菌[13]。蛔虫卵死亡率是粪便无害化的重要指标，《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001）、《生物有机肥》（NY 884—2012）、《沼肥》（NY/T 2596—2014）3项标准均将蛔虫卵死亡率作为控制因子。因此，将粪大肠菌群和蛔虫卵死亡率纳入畜禽养殖业污染物清单。

3.3 毒理学指标

3.3.1 一般无机毒理指标。《无公害食品 畜禽饮用水水质》（NY 5027—2008）的毒理学指标包括氟化物、氰化物和硝酸盐;《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的基本项目包括氟化物、氰化物，集中式饮用水源补充项目包括硝酸盐;《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的毒理学指标包括硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物和氰化物。

氟是动物体内必需的微量元素，动物饲料中添加氟化物可促进动物生长、发育和繁殖，参与骨骼代谢，过多的氟化物随动物粪尿排出体外，会抑制土壤纤维素的分解、土壤硝化作用及呼吸强度，使土壤有机质含量和pH值明显增高[14];植物吸收氟化物后，其光合作用会受到抑制，且氟化物对参与光合作用的酶也表现出抑制倾向[15]。氰化物是剧毒物质，以无机盐或游离的氢氰酸（HCN）形式存在于自然界或以氰苷的形式存在于一些植物中。氰苷本身无毒，但当含氰苷饲料被家畜采食后，在动物体内会产生氢氰酸，氰离子（CN-）会抑制细胞内多种酶的活性[16]。硝酸盐和亚硝酸盐主要来源于化肥、动物粪便施用和污水灌溉过程中污染物质在迁移中发生的硝化-反硝化作用。综合考虑国家标准，将硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物和氰化物纳入畜禽养殖业污染物清单。

3.3.2 重金属。在以畜禽粪便为原料的有机肥中，饲料添加剂是有机肥中重金属的重要来源[17]。国家相关部门发布了多项饲料标准，规范饲料中重金属元素的添加量。《饲料卫生标准》（GB 13078—2017）的重金属控制因子包括总砷、铅、汞、镉和铬5项;国家多项饲料添加剂标准，《饲料添加剂 蛋氨酸锌络（螯）合物》（GB 21694—2017）、《饲料添加剂 碱式氯化铜》（GB/T 21696—2008）、《饲料添加剂 乳酸锌》（GB/T 23735—2009）、《饲料添加剂 硫酸锌》（GB/T 23865—2010）、《饲料添加剂 硫酸铜》（GB 34459—2017）、《饲料添加剂 硫酸锰》（GB 34468—2017）等，包含总砷、铅、镉、汞和锰5项重金属控制因子。

《无公害食品 畜禽饮用水水质》（NY 5027—2008）中，重金属控制因子包括砷、汞、铅、镉和铬5项;国家《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次修订征求意见稿）中增加了铜、锌;《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中，常规指标重金属因子包括铁、锰、铜、锌，毒理学指标包括汞、砷、镉、铬和铅;《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中，基本项目重金属因子包括铜、锌、砷、汞、镉、铬和铅，集中式饮用水源补充项目重金属因子包括铁、锰。国家相关标准中的重金属因子如表1所示。

综合国家相关标准，将9种重金属因子纳入畜禽养殖业污染物清单，其主要包括砷、铅、汞、镉、铬、铜、锌、铁和锰。

3.3.3 抗生素。畜禽养殖业中，抗生素用于动物疾病防治、提高饲料利用率、促进畜禽生长等方面。根据相关研究，我国用于动物生长促进剂（饲料添加剂）的抗生素有60多种，每年约有6 000t抗生素用于饲料添加剂，75%的抗生素不被动物机体吸收而随动物粪便排出，导致畜禽养殖废水成为自然界水体环境中抗生素污染的主要来源[18]。

国内对畜禽养殖业排泄物中抗生素残留情况的大量研究显示[18-22]，四环素类、磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类和氯霉素类检出率较高。β-内酰胺类抗生素因其安全性、有效性是最广泛的抗生素[23]。综合国内外对畜禽养殖废弃物中抗生素殘留状况的研究，有必要将6类典型常用的抗生素纳入畜禽养殖业污染物清单。畜禽养殖主要抗生素类污染物包括四环素类、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类、氯霉素类和β-内酰胺类。

4 畜禽养殖业污染物清单

通过以上筛选，建立畜禽养殖业污染物水污染物清单，如表2所示。

注：一般无机毒理学指标，重金属和抗生素均属于毒理学指标。

5 结论

建立畜禽养殖业污染物清单，便于加强畜禽养殖业污染物排放管理。但是，国家现行的《固定污染源排污许可分类管理名录（2017年版）》仅对畜禽养殖行业中设有污水排放口的规模化畜禽养殖场、养殖小区实施重点管理，而对粪污全部综合利用、不设污水排放口的规模化畜禽养殖场未提出环境管理要求，并且在固定源排污许可证中仅对COD、NH3-N、TN等控制因子给出许可要求，对其他如重金属、抗生素等环境风险高、危害程度大的特征污染因子无法实现管控。

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