安徽省畜禽養殖污染物排放現狀及風險評估

吳揚秦，孫世群，劉 俏，馬媛媛

(合肥工業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230009)

1 引言

畜禽養殖業在迅速發展的同時，由于各地畜禽養殖的布局不合理、對糞尿處理能力的缺乏以及糞尿還田利用的大幅度減少等問題，使畜禽養殖對環境造成了嚴重污染。而集約化畜禽養殖形成的非點源污染問題更是國內外十分關注并需認真研究解決的一個重大問題［1～3］。畜牧生產的產業化、規模化和集約化，大量畜禽糞便如果不加以管理而任意排放，經雨水沖刷、地表徑流、地下徑流等途徑最終進入河流、湖泊，對水環境質量構成嚴重的威脅［4］。為此，本文在調查基礎上，對安徽省畜禽糞便產生量進行了定量研究，并對各地區污染狀況進行了風險評價，對今后有針對性地解決和防止畜禽糞便污染問題具有重要的意義。

2 安徽省畜禽養殖概況

在種植業導致的農業污染日益嚴重的同時，安徽省畜禽養殖業污染也愈發突出。據資料統計［5］，2010年本省17個城市共飼養生豬2.78×103萬頭，家禽2.33×104萬羽，牛 1.51 萬頭，羊 5.91 萬頭，其分布情況如表1。其中，集約化規模養殖的大中型飼養場畜禽的飼養量占總量的比重相當高。

3 研究方法

3.1 畜禽糞便量的計算

目前國內在計算每年產生的糞便量時，主要有兩種計算方法，一種是劉培芳等人采用的方法［4］，另外一種是國家環保總局使用的計算方法［6］。本研究采用后者的方法，即采用存欄量來計算糞便量。計算方法為存欄量×日排泄系數(kg/d)×365(d)。

表1 2010年安徽省的畜禽飼養情況

其中，畜禽的糞便排泄系數是指單個動物每天排出糞便的數量，它與動物的種類、品種、性別、生長期、喂養資料甚至天氣條件等諸多因素有關。參照國家環保總局公布的數據［6］得出的畜禽糞便污染物排泄系數(表2)，并結合本省畜牧飼養的實際情況，將畜禽糞便污染的年排泄系數修正為表3所示數據。

表2 畜禽污染物日排泄系數 kg/頭

表3 畜禽污染物年排泄系數 kg/頭

3.2 畜禽糞便負荷量的計算

目前，畜禽糞便處理的主要出路是作為有機肥料還田，畜禽糞便負荷量計算公式為:

式中，q為畜禽糞便以豬糞當量計的負荷量［t/(hm2·年)］;Q為各類畜禽糞尿相當豬糞總量(t/年);S為有效耕地面積(hm2);X為各類畜禽糞尿量(t/年);T為各類畜禽糞尿換算成豬糞當量的換算系數(表8)。

4 結果與分析

4.1 畜禽糞便污染物的產生量估算

畜禽糞便污染不僅是畜牧業發達國家和地區面臨的嚴重問題，也是安徽省畜牧業發展中地區應重點關注的環境問題。為估算方便，將不同生長期、不同種類的畜禽，轉換為已知排泄系數動物的相應量，進行畜禽糞尿產生量推算。根據全年畜禽飼養總量、畜禽糞尿及其污染物排泄系數得出本省畜禽糞便污染物的年產生量(表4和圖1)。再根據畜禽糞便中污染物平均含量(表5)得出污染物負荷量(表6)。

表4 2010年安徽省畜禽糞便產生量 萬t

表5 畜禽糞便中污染物平均含量 kg/t

4.2 畜禽糞便流失污染物負荷

圖1 2010年安徽省各地區畜禽糞便產生量

表6 2010年安徽省各地區畜禽糞便污染物產生量 萬t

畜禽糞便一般通過兩種途徑進入水體:一是飼養過程中直接排放進入水環境;二是在堆放儲存過程中因降雨和其他原因進入水體。研究表明:市郊畜禽糞便的流失率為30%～40%。按流失率30%計算，2010年本省畜禽糞便污染物的流失污染負荷量為(表7):BOD5:43.14 萬 t，CODCr:48.06 萬 t，NH3 － N:4.02 萬 t，TP:3.86 萬 t，TN:10.91 萬 t。

表7 2010年安徽省各地區畜禽糞便流失污染負荷萬t/年

4.3 農田畜禽糞便負荷量分析及風險分析

采用農田畜禽糞便負荷量這一量化指標可以間接衡量當地畜禽飼養密度及畜禽養殖業布局的合理性。各類畜禽糞便的肥效養分差異較大，根據各類徐勤糞便豬糞當量換算系數(表8)來統一換算成豬糞當量值加以分析(表9)。本省畜禽糞便當量負荷量在 8.12 ～ 24.76t/hm2·年，平均為 15.03t/hm2·年。以產糧區為例，在化肥習慣施用量為225kg/hm2純氮的基礎上，一般認為每公頃土地能夠負荷的畜禽糞便在30～45 t/hm2·年為宜，本研究以糞便作為有機肥用于農田的最大施用量以45t/hm2·年為上限，如果高于這一水平就會帶來土壤的富營養化，對環境產生影響。

表8 各類畜禽糞便豬糞當量換算系數

表9 2010年安徽省畜禽糞便豬糞當量負荷量

圖2 安徽省各地區畜禽糞便豬糞當量負荷警報值示意圖

警報值r=各地畜禽糞便豬糞當量負荷q，農田以豬糞當量計的有機肥最大適宜施用量p(45t/hm2·年)，r≤0.4 時對環境不構成威脅;r介于 0.4 ～0.7，對環境稍有威脅;r介于0.7～1.0，對環境構成威脅;r介于 1.0 ～1.5，對環境構成較嚴重的威脅［8］。

通過上表得出，安徽畜禽糞便負荷量警報值平均為0.33，部分地區畜禽糞便負荷量已部分超過了農田的消納能力，對周圍環境構成一定的威脅。

(1)合肥市畜禽糞便警報值r超過了0.4，屬于污染威脅最嚴重區域，一方面需要考慮調整合肥市耕地和畜禽養殖的產業結構比例，另一方面可以考慮通過別的途徑利用耕地無法消納的糞便量，比如進行厭氧發酵處理，既能提供清潔能源和無公害有機肥料，又解決了糞便污染問題。

(2)宿州市畜禽糞便警報值r稍稍超過了0.4，屬于污染威脅較嚴重區域，建議調整耕地和畜禽養殖的產業結構比例。因為若土地利用糞便量過多，超過了其承載能力，不僅影響植物的正常生長，造成產量降低，而且污染環境。

(3)雖然黃山市畜禽糞便豬糞當量產生量不大，但是由于黃山是旅游城市，耕地面積較少，警報值r還是超過了0.4，對環境構成了威脅。說明糞便堆漚處理產生有機肥并不適合黃山這種旅游城市，可以考慮畜禽糞便蚯蚓資源化處理技術，利用蚯蚓處理有機廢棄物，既可以產生優良的動物蛋白，又可以生產肥沃的生物有機肥。

(4)除了合肥、宿州、黃山3個地區外，其余沒有超過警報值0.4的地區，對環境威脅較小。對于不同區域，由于畜禽糞便造成的環境威脅具有差異，應因地制宜，采用不用的措施和對策防治畜禽糞便造成的環境污染。

［1］張坤民，孫孟慶.中國環境污染治理投資現狀與反戰趨勢分析［J］.中國環境科學，1999，19(2):97 ～101.

［2］李 遠，單正軍，徐德徽.我國畜禽養殖業的環境影響與管理政策初探［J］.中國生態農業學報，2002，12(2):136 ～138.

［3］汪清平，王曉燕.畜禽養殖污染及其控制［J］.首都師范大學學報:自然科學版，2003，24(2):96 ～101.

［4］劉培芳，陳振樓，許世遠，等.長江三角洲城郊畜禽糞便的污染負荷及其防治對策［J］.長江流域資源與環境，2002，11(5):456 ～460.

［5］安徽省統計局.安徽統計年鑒［M］.北京:中國統計出版社，2010.

［6］國家環境保護總局自然生態保護司.全國規模化畜禽養殖業污染情況調查及防治對策［M］.北京:中國環境科學出版社，2002.

［7］沈根祥，汪雅谷，袁大偉.上海市郊農田畜禽糞便負荷量及其警報與分級［J］.上海農業學報，1994(S1):30～34.

［8］王曉燕，汪清平.北京市密云縣耕地畜禽糞便負荷估算及風險評價［J］.農村生態環境，2005，21(1):30 ～34.