張寶成，白艷芬，李憲碧，王加真

(遵義師范學院 生命科學學院，貴州 遵義 563002)

近年來畜牧業(yè)快速發(fā)展[1]。畜牧生產中產生大量的糞尿，不但易滋生病原微生物[2]而且產生溫室氣體[3]，給環(huán)境造成很大壓力。在畜禽飼養(yǎng)中添加的銅和鋅等重金屬元素大部分會通過糞便的形式返回到環(huán)境中；畜禽糞尿中的氮磷等物質進入水體造成河流湖泊富營養(yǎng)化，水體中溶解氧急劇下降，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成很大威脅。如農業(yè)污染對我國太湖污染的貢獻為59%，而畜牧業(yè)是產生農業(yè)污染的主要來源。

遵義市位于黔北喀斯特區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境敏感，穩(wěn)定性弱[4]，很容易受到外界環(huán)境干擾。該區(qū)域土壤淺薄吸附能力差，大于10 mm的降水呈增加趨勢，易把畜牧養(yǎng)殖產生的糞尿中富營養(yǎng)物質、氮、磷和重金屬元素帶入水體，產生環(huán)境污染。本文對遵義市近16年來畜牧產業(yè)產生的養(yǎng)殖廢棄物進行估算，為黔北喀斯特區(qū)畜牧業(yè)治理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

畜牧相關數(shù)據(jù)來源于遵義市2000～2015年統(tǒng)計年鑒[5]。計算時采用平均排放系數(shù)。

1.2 研究方法

遵義畜牧業(yè)中的主要畜禽為牛、豬、羊和雞，其他動物驢和馬的數(shù)量不到畜牧業(yè)總動物數(shù)量的1%，因此，本研究只考慮牛、豬、羊和雞這4種動物的排泄量。

TG:排放量；Ai：第i種動物的排放系數(shù)；Ni: 第i種動物總數(shù)量。

遵義市畜禽養(yǎng)殖排泄糞尿中的污染物(總氮、總磷、氨氮、化學耗氧量[COD]、五日生化耗氧量[BOD5])參照相關文獻以及環(huán)保部發(fā)布的相關數(shù)據(jù)進行計算[2]，這些系數(shù)見表2。

污染物的計算：

Tp:總的污染物；Bi:為畜禽的糞尿相應的排放系數(shù)；Ni:畜禽的相應數(shù)量；M:為Bi畜禽的尿糞的鮮重。

目前缺乏畜禽動物的排放標準，石建州等[2]系統(tǒng)總結了國內關于畜禽糞便排放量對南陽市畜牧業(yè)進行了估算。因此，本研究參考其排放系數(shù)及其相關計算方法，這4種動物的排放系數(shù)參考表1進行計算[2]。禽類的飼養(yǎng)期較短，通常是210 d，生豬的平均飼養(yǎng)周期按照199 d進行計算，牛和羊的飼養(yǎng)時間較長按照1年 (365 d計算) 進行計算[2,6]。

表1 畜禽糞便日排泄系數(shù)Table 1 Daily excretion coefficient of livestock manure kg/(head·d)

2 結果與分析

2.1 畜禽糞便排泄物及COD 、BOD5 、NH3-N、TP和TN 變化

由圖1可知，遵義市養(yǎng)殖業(yè)在近16年來牛糞的排泄總體呈現(xiàn)下降趨勢，平均值為1.33×109kg/a，變異系數(shù)為31.84%。羊和豬的糞便排泄量先增加后降低、然后是小幅度增加-降低-增加的變化趨勢，平均值分別為2.58×108kg/a和2.99×108kg/a，變異系數(shù)分別為31.00%和20.55%。雞的排泄物呈現(xiàn)增加-降低-增加的變化趨勢，平均值為1.31×109kg/a，變異系數(shù)為16.17%。

表2 畜禽糞便中污染物的平均含量Table 2 Pollutant concentrations of livestock and poultry manure excretion kg/t

表3 畜禽糞便及排泄物中重金屬元素含量Table 3 Content of heavy metals in livestock manure mg/kg

遵義市畜禽污染物排放量見表4。畜禽排泄物中COD排放量為14.25×107kg/a，其中牛的排放占總排放量45.26%，位居第一，豬排泄占總排放量37.54%，雞排放量占總排放量16.35%，羊糞COD較少為0.12×107kg/a。BOD5的排放總量為9.89×107kg/a，牛的排放量最大，為總排放量的58.64%；其次是豬45.10%，雞和羊的排泄物BOD5較少僅占5.16%和1.12%。

氨氮的排放總量為9.97×106kg/a，其中豬產生的氨氮最大為總排放量的57.87%，其次是牛占36.31%，較小的是羊和雞分別占2.11%和3.71%。

總磷的排放量為7.82×106kg/a，豬的排放量最大占總排放量的42.32%，其次是牛的排放量占39.39%，雞和羊的排放量分別占總排放量的9.72%和8.57%?？偟呐欧帕繛?3.14×106kg/a，其中牛產生的總氨氮位居第一，占總氮的69.63%；其次是豬占29.26%；羊和雞產生的氨氮分別占3.63%和2.56%。

圖1 2000～2015年遵義市畜禽糞便及排泄物變化趨勢圖Fig.1 Changes of livestock and poultry dung and excreta inZunyi during the study period from 2000 to 2015

2.2 畜禽糞便排泄物中重金屬元素的量

遵義市畜禽重金屬平均污染物的排放量如表5所示?？偟膩碇v，牛、豬、雞和羊對鋅、銅、鉻、鉛、鎘、鎳、砷和汞的貢獻分別在25%～72%、12%～65%、4%～43%和1%～40%間波動，對不同元素的貢獻有所差異。

表4 2000～2015年遵義市畜禽污染物排放量Table 4 Emission of livestock and poultry pollutants in Zunyi during 2000 to 2015 kg/a

表5 遵義市畜禽重金屬污染物平均排放量Table 5 Emission of heavy metal pollutants in livestock and poultry pollutants in Zunyi kg/a

3 討 論

遵義市養(yǎng)殖企業(yè)通過環(huán)評的僅占36.80%，建成污染處理設施的為58.40%。而遵義市畜禽養(yǎng)殖排泄物中產生的COD排放量為14.25×107kg/a?？梢?，遵義的畜禽養(yǎng)殖產生的環(huán)境污染很嚴重。遵義位于長江源頭，河流密度較高0.3 km/km2，有烏江、綦江和赤水河水系，每公里產水量為58×104m3。水域很容易受到污染，如2014年度貴州省環(huán)境狀況公報指出烏江水系呈中度污染，污染物主要是COD、總磷和氨氮，劣于Ⅴ類水質占22.6%、Ⅴ類水質占3.2%、Ⅳ類水質占9.7%；湖庫水質呈現(xiàn)一定程度污染，Ⅳ類水質占32%，Ⅴ類水質占4%，主要不達標項目為COD、總磷和BOD5。遵義是貴州省的重要畜禽養(yǎng)殖區(qū)之一，遵義養(yǎng)殖業(yè)產生的COD和氨氮分別占全省的40.14%和10.73%[9]。

畜禽養(yǎng)殖結構是影響?zhàn)B殖排泄物的重要因素。畜禽養(yǎng)殖中畜禽種類常受到消費市場和外界市場的影響，從而對畜禽養(yǎng)殖結構產生影響。如2006年爆發(fā)的禽流感[7]影響到2007的家禽數(shù)量，因此畜禽糞便在研究期間的值最低(圖1)。在豬肉價格波動較大的2004～2008年中[8]，遵義市生豬飼養(yǎng)數(shù)量隨之波動，造成養(yǎng)豬的糞便污染物的巨大波動，在2007年成為研究期間的最低點?？偟膩碇v遵義市羊的數(shù)量較少其糞便污染物量最小，而牛和豬的排泄物對環(huán)境的影響較大。

遵義市畜牧業(yè)產生的COD排放量較大，而具備處理的養(yǎng)殖企業(yè)僅占58.40%，這意味著每年將有近5.93×107kg的COD進入到環(huán)境中。有研究表明，遵義市地下水質監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)17.4%的水質呈現(xiàn)逐漸變差趨勢[10]。研究區(qū)位于巖溶發(fā)育區(qū)，土壤侵蝕速度是巖石分化為土壤的56～129倍[11]，而且土壤中缺乏形成土壤團聚體的粘粒。該區(qū)域大于10 mm降水呈增加趨勢[12]，這有利于分散土壤隨地表徑流流失。與其他非喀斯特區(qū)域相比，喀斯特區(qū)不利于土壤對畜牧養(yǎng)殖排放的污染物中氮、磷和BOD5以及COD的吸附作用，很容易進入水體造成水體污染。這與先前報道的喀斯特區(qū)三叉河流域在枯水季水質污染嚴重，主要是農業(yè)造成水體中總氮、化學需氧和總磷增加產生富營養(yǎng)化[13]。

畜牧業(yè)排泄金屬元素多為水溶態(tài)，很容易隨著進入地表和地下水體。研究表明遵義市城郊發(fā)現(xiàn)，在豐水期通過飲用地下水患癌癥人為萬分之1.50～3.52，主要是由于地下水受重金屬鉻、銅和鋅污染[14]。如對遵義市赤水河的研究表明，多種重金屬對該水體造成一定污染，主要污染重金屬為Cu、Cd、Cr、Pb、As和Hg，主要受城市化和農業(yè)生產等[15]。

4 建 議

綜上所述，遵義市地質環(huán)境特殊土壤淺薄，生態(tài)環(huán)境承載能力較弱，容易受外界環(huán)境的影響。畜牧業(yè)生產易對當?shù)丨h(huán)境造成污染，希望引起當?shù)叵嚓P管理部門重視，合理規(guī)劃發(fā)展，促進當?shù)剞r業(yè)產業(yè)和經濟協(xié)調穩(wěn)步發(fā)展、促進畜牧業(yè)發(fā)展中排污健康有序發(fā)展，減少或者杜絕任意排放等通過淋濾作用進入地下水、河流或者湖泊水庫造成污染。為環(huán)境保護和防治污染提供科學依據(jù)。

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