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猪场的环境保护

时间:2013-07-22 来源:中国饲料行业信息网 作者:佚名


    随着我国规模化、集约化养猪生产的迅速发展,猪场环境保护问题日益突出。猪场的环境保护包括两个方面,一是保护猪场环境免受外界的污染,二是防止猪场对自身环境和周围环境造成污染。猪场的环境保护是猪场实现持续、安全、洁净生产的根本保障。

    自然环境诸要素——空气、水和土壤的能量流动和物质循环,在一定时间内处于动态平衡状态,其成分和性质也相对稳定。人类生活和生产活动产生的有机和无机化学物质、放射性物质、病原体、噪声等污染物进入自然环境,其数量不大时,诸要素可通过物理的(扩散、稀释、沉降、过滤等)、化学的(化学分解及合成、氧化及还原等)和生物学的(微生物的需氧和厌氧分解、生物间的拮抗和吞噬、其它动植物的吸收和利用等)作用,使污染物浓度降低到不造成危害的程度,或改变了污染物的性质而使之无害化,对人和各种生物的健康和生命活动不会产生不良影响,这种自然的无害化过程称为环境的自净作用。环境的自净能力(环境容量)是有限的,当污染物进入的量超过了环境容量时,环境的平衡状态将被破坏,污染物得不到净化而对人和生物造成危害,这种现象就称为“环境污染”。某些自然现象(火山爆发、森林火灾等)也产生污染物质,但其污染不是主要的,主要是人类生活和生产活动造成的人为污染。工业生产产生的“三废”(废气、废水、废渣),农田施用的农药、化肥,交通运输产生的粉尘、噪声,居民生活及其他畜牧场产生的污水、垃圾、污浊空气和微生物,等等,会对大气、水源和土壤造成污染,从而威胁猪场的安全生产;猪场产生的粪便、污水、恶臭、粉尘、微生物,既污染周围环境,也威胁自身的安全。

    为防止周围环境污染对猪场的危害,须合理选择建场场址、合理规划场地(场区划分、道路和绿化规划等)、严格卫生防疫制度和完善防疫设施等。

    一、猪场对环境的污染

    近十多年来,我国养猪业发展迅速,1987年至1998年我国存栏猎数由3.44亿头增加到4.857亿头,增加了41.2%;养猪生产的规模化、集约化程度也不断提高,年产10万头以上规模的猪场已不鲜见,八十年代年产万头的大型猪场现在只能算中等规模了。由于“菜篮子工程”的实施,这些现代化猪场大多集中在城郊和工矿区,为保证居民的肉食供应作出了巨大贡献,但这些地区人口集中、土地相对较少,而城郊农业又大量使用化肥,加之我国尚无畜牧场污物排放标准等相关政策和法规,猪场粪污不加处理和利用地任意堆弃、排放的现象普遍存在,不可避免地导致了“畜产公害”的发生,按粪便排泄量计算,l头猪相当于2个人,而按BOD5的排泄量计,则1头猪相当于13个人(或相当于19只鸡或0.5头肉牛),按我国存栏猪4.857亿头计,其粪便排泄量和BOD5排泄量分别相当于9.7亿人和63.1亿人。

    猪场对环境的污染包括粪污、恶臭、粉尘、病原微生物、噪声等,但主要是粪污处理利用不当对大气、水源和土壤造成的污染。猪场的粪污包括粪便、垫草及其它固体废弃物以及饲养管理、消毒、职工生活等产生的污水。猪场粪污的污染物主要是有机物、恶臭和病原微生物。

    (一)猪场对大气的污染

    猪场产生的恶臭、粉尘和微生物排入大气后,可通过大气的气流扩散和稀释、氧化和光化学分解、沉降、降水溶解、地面植被和土壤吸附等作用而得到净化(自净),但当污染物排量超过大气的自净能力时,将对人和动物造成危害。据测定,一个年产10.8万头的猪场,每h可向大气排放159kgNH3,14.5kgH2S,25.9kg粉尘和15亿个菌体,这些物质的污染半径可达4.5~5.0km。

    1.恶臭

    猪场恶臭除猪的皮肤分泌物、粘附于皮肤的污物、外激素、呼出气等产生的猪场特有难闻气味外,主要来自粪污在维放过程中有机物的腐败分解(特别是厌氧腐解),碳水化合物分解产生甲烷、有机酸和醇等带臭味的气体;蛋白质、脂类等分解产生氨、硫化氢、丙醇、吲哚、甲基吲哚、甲硫醇、3-甲基丁醇、粪臭素等具有恶臭的含硫和氨的化合物。据测定,猪粪可产生230种恶臭物质,包括具有强烈粪臭的吡咯类(吲哚、粪臭素等)、有腐蛋刺激臭的硫化物、有腐鱼臭的胺类、有烂洋葱臭的硫醇类、有刺激臭的脂肪酸类、有不快和刺激臭的醛类、有黄油臭和金属臭的酮类、有不快臭的酚类等有机成分,此外还有氨、硫化氢等无机成分。

    在各种畜禽场场对大气的恶臭污染事件中,猪场居首位,据日本农林水产省畜产局统计,在1969—1970年畜产公害的水质污染、恶臭、害虫或综合污染事件中,养猪业所占比例均最高;B.F.Pain(1994)报道,英国的畜产恶臭污染中,养猪业占57%,养鸡业占22%,养牛业占17%。

    由猪舍和粪污堆场、贮池、处理设施产生并排入大气的恶臭物质,除引起不快、产生厌恶感外,恶臭的大部分成分对人和动物有刺激性和毒性。吸入某些高浓度恶臭物质可引起急性中毒,但在生产条件下这种机会极少;长时间吸入低浓度恶臭物质,开始是引起反射性的呼吸抑制,呼吸变浅变慢,肺活量减小,继而使嗅觉疲劳而改变嗅觉阈,同时也解除了保护性呼吸抑制而导致慢性中毒。氨、硫化氢、硫醇、硫醚、有机酸、酚类等恶臭物质均有刺激性和腐蚀性,可引起呼吸道炎症和眼病;脂肪簇胺、醇类、醛类、酮类、酯类等恶臭物质,对中枢神经系统均可产生强烈刺激,不同程度地引起兴奋或麻醉作用,有些(如酯类、杂环化合物等)还会损害肝脏、肾脏;此外,长时间吸入恶臭物质会改变神经内分泌功能,降低代谢机能和免疫功能,使生产力下降,发病率和死亡率升高。

    2.尘埃和微生物

    由猪场排出的大量粉尘携带数量和种类众多的微生物,并为微生物提供营养和庇护,大大增强了微生物的活力和延长了其生存时间,这些尘埃和微生物可随风传播30km以上,从而扩大了其污染和危害范围。

    尘埃污染使大气可吸入颗粒物增加,恶化了猪场周围大气和环境的卫生状况,使人和动物的眼和呼吸道疾病发病率提高;微生物污染则可引起口蹄疫、猪肺疫、大肠埃希氏菌、炭疽、布氏杆菌、真菌抱子等疫病的传播,危害人和动物的健康。

    (二)猪场对水源的污染

    1.有机污染

    猪场粪污含有大量的碳氢化合物、含氮和含磷化合物等有机污染物和营养元素,排放或被降水淋洗冲刷进入自然水体后,会使水中悬浮固体物(SS)*、化学耗氧量(CODcr)*、生化需氧量(BOD5)*升高,当其数量不大时,水体可通过稀释、扩散、沉淀、吸附、光化学分解,特别是耗氧微生物降解等作用,使水体得到自然净化,但当水体被大量有机质污染并超过水体自净能力时,除使水质感官性状(水色、水嗅、水味)恶化外,有机质被水中微生物降解的同时,也为水生动植物提供了丰富的营养,有机质耗氧生物降解和各种水生生物的大量孳生,都会大量消耗水中的溶解氧(DO)*,最后DO被耗尽,水生生物因缺氧而死亡,此时水中有机质(包括死亡的水生动植物尸体)的降解过程转为厌氧微生物腐解,水色变黑,散发恶臭,导致水体的“富营养化”,这种水体难以再净化和恢复。

    2.生物污染

    粪污中含有大量病原微生物,进入水体后,部分因沉淀、吸附而减少或因水生生物间的拮抗作用而杀灭,但其余可直接通过水体或通过水生动植物进行扩散和传播,危害人和动物的健康,由此而传播的疫病称为“介水传染病”。有人报道,在猪场排污口下游50m的溪流中采水样,SS达103mg/L,BOD5达9.5 mg/L,并检出了大肠杆菌O26, 我们对南方某市三个村的猪场附近河水分析表明,细菌总数高达11.35—70万个/L。

    3.有害物质污染

    饲料添加剂中的抗生素、β-兴奋剂、铜、铁、铬、锌、磷等,猪场使用的洗涤剂、消毒剂等,都会随猪场污水污染周围水体。

    (三)猪场对土壤的污染

    粪污不经无害化处理直接进入土壤,粪污中的蛋白质、脂肪、糖等有机质将被土壤微生物分解,其中含氮有机物被分解为氨、胺和硝酸盐,氨和胺可被硝化细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐;糖和脂肪、类脂等含碳有机物,最终被微生物降解为C02和H20,从而使土壤得到自然净化,如果污染物排量超过了土壤本身的自净能力,便会出现降解不完全和厌氧腐解,产生恶臭物质和亚硝酸盐等有害物质,引起土壤的组成和性状发生改变,破坏其原有的基本功能。同时,猪场粪污中某些高浓度成分(如铜、铁、铬、锌、磷、抗生素等),也会造成污染。此外,土壤虽对各种病原微生物有一定的杀灭能力,但进程较慢,且有些微生物还可生成芽抱,更增加了净化难度,故也常造成生物污染和疫病传播, M. A. Mироненко(1980)报道,原苏联某养猪联合体的粪污在周围农田施用,在耕作层土壤中检出了变形菌群落、病原硫化大肠杆菌O75和O127,寄生虫卵达20个/kg土,在停止施用粪污2.5个月后,土壤中的肠道病原微生物和寄生虫卵才降至一般地区的水平。

    土壤的污染还容易引起地下水的污染,有人测定,在用猪场污水灌溉农田7天后,在灌溉区以外50m处采集地下水水样,其BOD5的含量由1.2mg/L提高到了19mg/L,氨含量由122mg/L高到了151mg/L。

    二、粪便污水处理利用的生态学意义

    如前所述,猪场粪污处理利用不当是造成环境污染的主要原因,而猪场粪污含有大量的有机质和植物营养素,故又是极其宝贵的资源,经无害化处理后加以资源化利用,不仅可防止环境污染,保障猪群健康和安全生产,同时,对促进农牧结合、物质良性循环和生态平衡也具有重要意义,俗话说“养猪不赚钱回头看看田”,就是这个道理,何况粪污处理后作为高效有机肥出售,还可增加猪场的经济收益。

    猪场粪便污水中含有大量的腐殖物质,是土壤肥力很好的改良剂,可以改善土壤的团粒结构,防止土壤板结,提高土壤的保水、保肥能力,减少土壤中养分的流失。猪场粪污中的大量有机质和丰富的氮磷钾等营养元素,进行无害化处理后制作成固体或液体有机肥,可施入森林、草地、池塘、农田、菜地、果园等生态系统,参与生态系统的物质循环,保持生态系统的平衡。如在农田生态系统的物质循环中,来自消费者(家畜)的粪污,进入无机环境(土壤)后,经过分解者(微生物)等的作用,转化为可给态养分和土壤肥力,供给生产者(绿色植物)利用,可为人和动物生产更多的植物产品。可见,有机肥的施用是发展有机持续农业、促进农牧结合、实现物质良性循环和保持生态平衡的必要措施。

    众所周知,种植业生态系统是开放的系统,有物质、能量的输入,也有物质、能量从系统中输出(如人类从农田中收获粮食、果蔬、秸秆等),因此,人类必须向农田输入肥料等。当前,由于人均耕地面积不断减少,而人均农产品的需求量不断增加,对农产品品质的要求越来越高,人类千方百计地通过增加复种指数、增加化肥施用量,来提高单位面积产量,这又往往造成生态系统物质循环的输入和输出不平衡,为此,近几十年来,对农业体系或模式及肥料结构问题所做的大量研究表明,农业生产中最重要的物质投入就是肥料,在有限的土地上,提高单产的重要措施之一就是要增加化肥投入,近年来,我国化肥施用量不断增加,但化肥投入效果呈下降趋势,化肥的有效利用率很低,如主要肥料氮肥的利用率只有30%左右,其重要原因是有机肥施用量的急剧减少。有机肥具有改良土壤性质、持水保肥和平衡持久地供应养分等优点,试验表明,施用化肥,一般当年只能利用30%,自然流失30%,其余40%要在有适量有机质存在的情况下,通过微生物作用积存在土壤中,如果土壤有机质不足,这部分化肥也将流失。科学试验和生产实践均证明,土壤有机质含量的高低、有机质品质的优劣、土壤生物活性的强弱,是土壤肥力的重要指标。此外,长期施用无机氮肥,土壤磷钾会大量亏损,如果有机肥和化肥配施,对缓解我国化肥供应中氮、磷、钾比例失调,解决我国磷、钾资源不足,促进养分平衡,都有重要作用。还应强调的是,长期施用化肥、农药,是导致农产品品质下降(适口性变差、污染物残留增加等)的重要原因,而有机肥的施用不仅可改善产品品质,而且可减少化肥用量和产品中污染物残留量。由此可见,农业生产无论采取哪种体系,施用有机肥的作用是化肥不可代替的。

    三、猪场粪便污水处理利用的原则

    由前述可见,猪场粪便污水处理利用的原则应当是:

    1.减量化  首先要从猪场生产工艺上进行改进,实现污水量和污水中污染物含量的减量化,采用用水量少的清粪工艺,干清粪工艺是实现减量化的最佳方案,并可使固体粪污的肥效得以最大限度的保存和便于其处理利用。

    2.无害化  猪场的高浓度有机废水处理要做到无害化并不存在技术问题,但考虑到猪场属于低效益行业的经济承受能力,以及猪场污水中的有机质和各种养分是极其宝贵的资源,如果处理达到直接排放的标准,不仅投资大、运行费高,而且是资源的极大浪费,故应当充分利用当地的自然条件和地理优势,利用附近废弃的沟塘、滩涂,采用投资少、运行费用低的自然生物处理法,净论程度以达到利用要求为限,并须注意避免二次污染。

    3.资源化  如上所述,猪场废水处理必须结合资源化利用,实现生产的良性循环,达到无废排放。资源化的主要途径是与农、果、菜、鱼结合加以综合利用,变废为宝,化害为利。亦可将污水净化、消毒后用于冲洗猪舍等,节约猪场用水量。