石家莊市畜禽養殖污染現狀及空間特征分析

路國彬　王夏暉　白　煜　高彥鑫　張曉麗

(1.環境保護部環境規劃院，北京　100012；2.中國環境監測總站，北京　100012)

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石家莊市畜禽養殖污染現狀及空間特征分析

路國彬1王夏暉1白煜2高彥鑫1張曉麗1

(1.環境保護部環境規劃院，北京100012；2.中國環境監測總站，北京100012)

【摘要】畜禽養殖污染的普遍性、區域性特征，使得畜禽養殖污染防治工作非常困難。本研究采用清單分析法，分析石家莊市各縣(區、市)生豬、奶牛、肉牛、蛋雞和肉雞五種畜禽的COD、NH3-N產生量、排放量和排放強度，分析其空間分布特征，識別出畜禽養殖污染的重點區域，使畜禽養殖業發展與污染防治更具針對性。結果表明，石家莊市畜禽養殖污染COD、NH3-N的產生量分別為153.00、2.63萬噸，排放量分別為17.18、0.93萬噸，排放強度分別為151.56、8.25kg/hm2。畜禽養殖污染已經成為石家莊市農村地區環境污染的主要來源。通過畜禽養殖污染空間特征分析，識別出正定縣和欒城縣為石家莊市畜禽養殖污染的優先控制區，應通過推廣種養平衡、加強污染防治設施配置與運行、加強監管等措施進行重點控制。

【關鍵詞】石家莊；畜禽養殖污染；空間特征；優先區域

隨著工業污染防治設施配置的逐漸完善和正常運行，農業污染已經超過工業污染，成為水環境污染的主要來源，尤其是畜禽養殖污染，根據全國環境統計公報數據顯示，2012年畜禽養殖業主要水污染物排放量中化學需氧量、氨氮排放量分別為當年工業源排放量的3.25倍、2.39倍[1]，與2010年相比呈擴大趨勢[2]。在區域經濟的不平衡發展條件下，伴隨城鎮化的快速推進，畜禽養殖業呈現出迅猛發展和區域性發展的特征，畜禽養殖污染也不可避免的呈現出區域性特征[3-4]。因此，識別出畜禽養殖污染的重點區域并加以控制，成為當前的首要任務。在農業尺度上的畜禽養殖污染研究已見報道[5-6]，而畜禽養殖污染的區域特征專項研究鮮有報道。

石家莊市作為京津冀區域一體化發展的核心城市，也是畜禽養殖污染防治的重點區域。本研究通過對轄區內畜禽養殖污染物產生量、排放量和排放強度進行分析，識別出石家莊市畜禽養殖污染控制的優先區域，以期為有關部門的決策提供借鑒和參考。

1研究方法與數據來源

依據《全國畜禽養殖污染防治“十二五”規劃》和《“十二五”主要污染物總量減排核算細則》，本研究定義的畜禽養殖污染是指畜禽養殖生產、糞尿處理及綜合利用過程中產生的污染物(COD和氨氮)，通過降水或地表徑流匯入水體，引起的有機物或氮污染。將污染物分解為單元，以縣級行政單位為最小單元，建立單元、污染物產生量、排放量之間的關系。本研究數據資料主要來源于2013年石家莊市年鑒及其他相關統計報表，收集用于污染核算的必須參數。污染物產生量、污染負荷、排放量和排放強度計算公式如下：

式中：P為畜禽養殖污染的產生量；EUi為污染源i的統計數；ρi為污染物i的產污系數；W為污染負荷，表征某一區域對畜禽養殖源污染物的負載量；E為畜禽養殖污染的排放量；Ci為i污染源j污染物的排污系數。EI為畜禽養殖污染的排放強度，表征畜禽養殖污染在土地上的富集程度，和畜禽養殖污染對環境的影響；AL為研究區域的土地面積。

本研究采用四級分區方法對石家莊市畜禽養殖污染進行分區[6]。通過統計分析法估算石家莊市23個縣(區、市)各污染物產生量、排放量和排放強度的均值(μ)、最大值(max)、最小值(min)以及統計頻率分布，進行了4級分區，分區區間分別為[min，1/2μ]，(1/2μ，μ]，(μ，2μ]，(2μ，max]，記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ級區。

2結果與分析

2.1石家莊市畜禽養殖污染物產生量

2.1.1產生量年度變化情況

2004-2012年，石家莊市畜禽養殖污染物產生量總體呈下降趨勢，下降幅度分別達81.63%、43.68%。其中，COD和NH3-N產生量年度變化趨勢既有相同點，也存在差異。相同點主要表現為：①年產生量變化趨勢都是經過先增長、后下降，再增長、再下降的變化后，總體呈現下降趨勢。②兩次上升幅度緩慢，上升時間都是出現在2004-2006年、2007-2011年兩個時間段，上升幅度分別為7.45%和21.42%、6.85%和18.75%。③兩次下降時間都出現在2007年和2012年，COD、NH3-N在兩個時間下降幅度分別為50.98%和71.28%、45.49%和18.58%。不同點主要表現在：①下降程度不同，COD兩次下降均達到顯著水平；NH3-N第一次下降為顯著，第二次下降為不顯著。②2007-2012年，COD年產生量呈顯著下降趨勢，而NH3-N年產生量總體變化基本持平。石家莊市畜禽養殖污染物年產生量下降是基于畜禽養殖量的減少為基礎的，主要是散養戶的減少。近些年，由于經濟的快速發展，農村地區自給自足的生產方式發生了根本改變，庭院散戶養殖逐漸減少，取而代之的是家庭剩余勞動力外出打工，以獲取更多的經濟收入。

表1　畜禽養殖產排污系數表

2.1.2石家莊市畜禽養殖污染負荷

計算2012年石家莊市畜禽養殖源COD、NH3-N污染負荷分別為1349.28kg/hm2、23.43kg/hm2，遠遠超過全國的平均水平，說明石家莊市畜禽養殖源潛在威脅非常大，需要加強監管，防止危害發生。各縣(區、市)之間COD、NH3-N的污染負荷差異極顯著，污染負荷最大的欒城縣(4449.90kg/hm2、72.77kg/hm2)是污染負荷最小的平山縣(79.54kg/hm2、1.68kg/hm2)的55.95、43.32倍。COD污染負荷排前五位的分別為欒城縣(4449.90kg/hm2)、正定縣(4051.87kg/hm2)、無極縣(2612.59kg/hm2)、藁城市(1839.40kg/hm2)和行唐縣(1479.45kg/hm2)；NH3-N污染負荷最嚴重的五個縣(市)和COD基本一致，僅在第五位由行唐縣(12.45kg/hm2)改為了新樂市(29.62kg/hm2)。石家莊市仍然是畜禽養殖污染負荷最嚴重的地區之一，為實現“十二五”畜禽總量減排目標，一方面逐步減少散養戶和小型養殖單元的數量，以可消納土地面積為基礎，逐步擴大畜禽養殖規模和規模養殖單元數量；另一方面，加大規模化畜禽養殖場(小區)廢棄物處理設施配套比例，落實管護人員責任，加強處理設施運行監管。

2.2石家莊市畜禽養殖污染物排放量

2.2.1年度排放情況

2012年，石家莊市生豬、奶牛、肉牛、蛋雞、肉雞排放COD、NH3-N的總量分別為17.18萬噸、0.93萬噸(表2)。奶牛、肉牛和蛋雞對COD的貢獻率較高，分別為28.22%、24.70%和22.43%；生豬和蛋雞對NH3-N的貢獻率較高，分別為46.61%和33.71%，說明在污染物的貢獻上，表現出明顯的種間特征。蛋雞對兩種污染物的貢獻均較高，因此應加強蛋雞源污染控制，采取切實可行的措施，控制非規模化養殖單元發展和規?；B殖場(小區、專業戶)優先配套建設污染防治設施，保障污染減排推進。

表2　畜禽養殖源與污染物排放量的關系

從各區縣排放情況看，正定縣、行唐縣、欒城縣、藁城市和無極縣對COD的貢獻率較高，分別為2.10萬噸、1.73萬噸、1.70萬噸、1.70萬噸和1.53萬噸；辛集市、藁城市、欒城縣、無極縣、新樂市對NH3-N的貢獻率較高，分別為0.11萬噸、0.10萬噸、0.08萬噸、0.07萬噸、0.07萬噸。藁城市、欒城縣和無極縣對COD、NH3-N的貢獻率均較高，這與這些地區的畜禽養殖情況有關。從以上分析可以看出，COD、NH3-N等污染物排放具有明顯的地域特征。

2.2.2石家莊市畜禽養殖污染物排放強度

2012年石家莊市五類畜禽養殖源COD、HN3-N平均排放強度分別為151.56kg/hm2、8.25kg/hm2，不同縣(區、市)之間差異很大，其中，欒城縣排放強度最大，分別為492.95kg/hm2、24.25kg/hm2，為排放強度最小的平山縣(石家莊市轄區除外)排放強度的52.78和36.74倍，說明五類畜禽養殖源污染物在石家莊市分布區域差異明顯。五種畜禽對不同污染物的貢獻也不相同，奶牛對COD的貢獻最大，平均排放強度44.17kg/hm2，其次為蛋雞、肉牛、生豬，排放強度最小的是肉雞，為12.40kg/hm2；生豬對NH3-N的貢獻最大，平均排放強度3.77kg/hm2，其次為蛋雞、肉雞、奶牛，排放強度最小的是肉牛，為0.45kg/hm2。

計算各縣(區、市)、五種畜禽間COD、NH3-N的變異系數分別為88.88%和79.22%、39.79%和94.40%，說明地域間畜禽養殖污染物排放強度變化很大，五種畜禽間COD排放強度的變化不大，但畜禽間NH3-N排放強度則差異明顯。因此，通過排放強度，分析畜禽養殖污染源的區域分布特征，識別畜禽養殖污染防治的優先區域，對石家莊市實施有效環境管理和污染控制具有重要的意義。

表3　石家莊市畜禽養殖源與污染物排放強度的關系　kg/hm2

2.3石家莊市畜禽養殖污染的空間特征

根據畜禽養殖污染物產生量、排放量、排放強度，將石家莊市各縣(區、市)劃分為四級區，分別記作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ級區。石家莊市畜禽養殖污染物產生量、排放量和排放強度分布呈現明顯的區域性特征，不同污染物之間的差異較小。

畜禽養殖污染物產生量是各縣(區、市)養殖規模的直接反應。產生量最大的區域主要是畜禽養殖業發達的區域，包括正定縣、辛集市。Ⅰ級區包括石家莊市轄區、平山縣、靈壽縣、高邑縣和深澤縣。究其原因，主要包括以下幾方面：石家莊市區由于城市發展較快，城鎮化率較高，畜禽養殖業不發達；平山縣、靈壽縣和高邑縣為山區或丘陵區，受地形、氣候等影響，養殖規模較??；深澤縣雖位于平原區，糧食和經濟作物種植較廣，但未達到種養平衡，養殖業比較落后。Ⅱ級區包括井陘縣、鹿泉市、贊皇縣和趙縣。石家莊市大部分縣(市)屬于Ⅲ級區，包括行唐縣、新樂市、無極縣、藁城市、晉州市、欒城縣和元氏縣，這些縣(市)主要分布在東部低地平原區，農業發達，種養結合緊密。

石家莊市畜禽養殖污染排放量的空間特征與產生量基本一致。說明當前石家莊市畜禽養殖業發展比較粗放，畜禽養殖污染防治設施建設比例、運行穩定性均比較低，養殖規模是影響污染總量的主要原因。靈壽縣污染物排放量較全市平均變化有所加重，可能是受到周邊養殖大縣(市)的影響，這也符合正定縣NH3-N排放量較全市平均變化有所減輕的趨勢。

石家莊市畜禽養殖污染物排放強度反映了畜禽養殖集約化程度和單位土地面積載畜量對環境的影響，與產生量和排放量相比，其空間特征變化較大。與排放量相比，COD排放強度增大的區域包括欒城縣、高邑縣、深澤縣，減小的區域包括井陘縣、贊皇縣、辛集市、靈壽縣、元氏縣；NH3-N排放強度增大的區域包括正定縣、欒城縣、深澤縣、高邑縣，減小的區域包括靈壽縣、辛集市。污染物排放特征的變化與區域的土地面積呈正相關。

從以上分析，結合人口發展因素可以得出，石家莊市畜禽養殖污染優先控制區為市轄區、正定縣和欒城縣，重點控制區為行唐縣、新樂市、藁城市、深澤縣、晉州市、辛集市，一般控制區為鹿泉市、元氏縣、高邑縣和趙縣，靈壽縣、平山縣、井陘縣和贊皇縣為優先發展區。

3結論

(1)石家莊市畜禽養殖污染物排放量總體呈下降趨勢。2012年，COD、NH3-N產生量分別為153.00、2.63萬噸，污染負荷分別為1349.28、23.43kg/hm2，排放量分別為17.18、0.93萬噸，排放強度分別為151.56、8.25kg/hm2，表明石家莊市畜禽養殖污染仍處高位，防控形勢依然嚴峻。

(2)不同畜禽之間對污染物的貢獻率不同，生豬、奶牛、肉牛、蛋雞、肉雞對COD的貢獻率分別為16.81%、28.22%、24.70%、22.43%和7.84%，對NH3-N的貢獻率分別為46.61%、5.31%、5.86%、33.71%和8.51%。說明通過調整不同區域間養殖畜禽的品種，同樣可以達到污染減排的目的。

(3)石家莊市畜禽養殖污染物分布具有區域性特征。東部地區為畜禽養殖污染的重點防控地區，正定縣和欒城縣是畜禽養殖污染最嚴重的縣，在今后畜禽養殖業發展規劃制定過程中，嚴格以地定畜，控制發展規模，在向西部地區適度發展的過程中，加大東部地區畜禽養殖業發展的控制力度，提高規?；笄蒺B殖場污染防治設施配套比例，加強畜禽養殖污染防治設施運行監管，加強畜禽養殖場建設“三同時”制度執行監管。

參考文獻：

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作者簡介：路國彬，工程師，主要研究方向為農業環境和畜禽資源保護

通訊作者：張曉麗，工程師，主要研究方向為農村環境保護

中圖分類號：X501

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0163-04

Analysis of the Situation and Spatial Distribution of AnimalBreedingPollutioninShijiazhuang

LU Guobin1WANG Xiahui1BAI Yu2GAO Yanxin1ZHANG Xiaoli1

(1.Chinese Academy for Environmental Planning，Beijing 100012；2.China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100083)

Abstract：The pollution of animal breeding is so common and regional，which causes it has been vary difficult to prevent it. This study used Inventory analysis to analyze the production，emission load and emission intensity of COD and NH3-N of pig，dairy，beef，laying hens and broiler chicken in Shijiazhuang and analyzed their spatial distribution. Then we made out the priority areas of animal breeding pollution so that we can prevent the pollution and develop animal breeding more specifically. The results showed that the production，emission load and the emission intensity of COD was 153.00×104t，17.18×104t and 151.56/hm2，respectively. And the production，emission load and the emission intensity of NH3-N was 2.63×104t，17.18×104t and 8.25kg/hm2，respectively. The animal breeding pollution has been the main source of the rurual area in Shijiazhuang. We identified the Zhengding County and the Luancheng County were the prior controlling regions by the analysis of spatial distribution. To focus to contral the pollution，we can promote the farming-feeding balance，enhance supervision and reinforce the configuration and operation of pollution installations.

Keywords：Shijiazhuang；animal breeding pollution；spatial distribution；priority areas

項目資助：國家水體污染控制與治理科技重大專項“流域農業面源污染防控整裝技術與清潔農業流域示范”(項目編號：2015ZX07103-007)；環境保護部項目“農村與農業環境保護監管”(項目編號：1441101800031)

引用文獻格式：路國彬等.石家莊市畜禽養殖污染現狀及空間特征分析[J].環境與可持續發展，2016，41(4)：163-166.