规模化养猪生产的环境污染及综合防治措施

规模养猪 · 发表于 2011-1-6 13:57:52

规模化养猪生产的环境污染及综合防治措施

近年来,我国的畜牧业尤其是养猪业取得了巨大的发展,规模化养猪场越来越多,极大地满足了人民群众对肉类食品的需求。但同时,规模化猪场对环境造成的污染尤其是粪尿污染也日渐严峻,已经成为影响养猪业可持续发展的重要因素,也严重影响人类健康,并且随着人们环保意识的增强,此问题越发显得突出,因此,充分认识规模化养猪生产中的环境污染问题,分析其造成污染的原因,并寻求科学有效的解决方法有着十分重要的现实意义。

1 养业生产对环境的污染

1.1 直接污染

1.1.1 粪尿、污水对环境的污染

在养猪生产中,每头猪都是一个污染源,一个养殖场就是一个环境污染物的生产场。据测定,1头猪日排粪尿6 kg,年排泄量2.5 t。1个万头猪场日排粪约60 t,年排粪2.19万t。以全国养猪4.63亿头计,则日排粪量为278万t,年排粪量10.14亿t。粪尿使养殖场的周围恶臭熏天、蚊蝇孳生、细菌繁殖、疫病传播,严重影响了周围居民的生活工作和身体健康。

养猪场每头猪产生的污水相当于7个人生活产生的废水。如果养猪场采取冲水清除粪污,1头猪日污水排放量为30 kg,1个万头猪场年排污水109.5万t。全国饲养猪4.63亿头,年排污水即为50.81亿t。污水不经处理,含有大量的病原微生物,直接排向河流,将严重污染下游地区水源,引起水体的富营养化。

1.1.2 臭气对空气的污染
养殖场产生的粪便等如果没有进行有效的处理,会发出难闻的气味,严重污染生态环境。恶臭主要来自粪便、污水、垫料、饲料、畜禽尸体的腐败分解、消化道排出气体、皮脂腺、汗腺等。猪场所产生的有害气体主要有氨气、硫化氢、二氧化碳、酚、吲哚、粪臭素、甲烷和硫酸类等,也是对猪场自身环境和周围空气造成污染的主要成分。这些物质主要由碳水化合物和含氮的有机物产生,在厌氧条件下分解释放出刺激性的特殊气味,高浓度存在时,会影响人畜健康。另外由于酶的作用,其中的尿素也很快转化为氨气排放出来,这些臭气能够强烈的刺激人和动物的眼、鼻、喉,引起养殖场周围空气的污染。

1.2 饲料方面对环境的污染

1.2.1 氮、磷的污染

　　氮、磷是猪粪污中最主要的污染源之一。猪从饲料中摄入体内的氮和磷，约有65%的氮和70%的磷被排泄到体外。在一般营养水平情况下,1个万头猪场全年氮、磷的排出量为107t和31t,为总食入量的65.2%和77.5%。未被吸收的氮、磷随粪便排出体外后随雨水冲入江河、土壤和地下水,氮、磷进入水体后致使水体富营养化,从而造成环境污染。

1.2.2 铜、锌、砷、硒对环境的污染

铜和锌在粪中的排泄量占总排泄量的95%以上,只有微量从尿中排泄,所以猪粪中铜和锌含量较高。给断奶仔猪饲喂含锌2 500~3 000 mg/kg的日粮，其中大约90%~95%的锌被排出,虽然这种高锌日粮仅饲喂几周，但排出锌的总量会达到或超过生长肥育阶段饲喂含锌100 mg/kg日粮所排出锌的总量。而用铜和锌浓度高的猪粪堆肥，不仅对铜和锌的处理困难，并且在土壤中还原也困难，阻碍可持续农业的发展。

砷和硒的污染:在猪的营养学中,砷既是一种必需的微量元素,又是一种有毒有害的元素。由于砷制剂作为饲料添加剂对畜禽机体代谢有良好的作用,并能加速骨骼生长,刺激骨骼造血机能，抑制肠道有害微生物等,所以砷制剂在猪饲料中的应用越来越广泛；同时,砷对猪产品和环境的污染也越来越严重。1973年,世界卫生组织（WHO）宣布：硒是人类必需的微量元素,中国营养学会也于1988年把硒列为必需营养元素。目前,猪饲料中硒的添加量已经达到0.30~0.50mg/kg。至于猪对硒的吸收效率、排泄量、对环境的危害等,至今还缺少详细的研究，也没有明确的界定；但经过长期的蓄积产生的污染是不可忽视的。

1.2.3 抗菌药物污染

我国有17种抗生素、抗氧化剂、激素类药物和11种抗菌剂作为饲料添加剂用于饲喂畜禽。然而在使用过程中,已陆续出现危害人体健康的严重事件。最主要原因是抗菌药物有很强的副作用,虽然它在短时间内具有提高猪机体免疫机能、促进生长发育和提高饲料转化率等作用,但其在猪体内的残留会威胁人类的健康。

1.2.4 细菌污染
饲料在储藏过程中,受到细菌、细菌毒素和霉菌毒素的污染。据报道,能产生霉菌毒素的有9属28种霉菌,主要是曲霉菌、青霉菌和镰刀霉菌等。储存的饲料在微生物作用下,蛋白质分解为氨气、硫化氢、粪臭素等,脂肪分解产生酸、醛,它们对动物机体都是有害的。霉菌通过污染饲料影响猪与人的健康。

1.2.5 农药对畜产品的污染

以六六六（BHC）和滴滴涕（DDT）为例,据日本1970年调查:牛肉、猪肉、鸡肉和牛奶中几乎都100%检出含BHC,而以牛肉含量最高。据国内报道,依畜禽产品和出产地区的不同,猪肉、猪肉脏、鸡肉、鸡蛋中,BHC的检出率为60~100%,超标率在3~87%（超标9倍以内者居多）；DDT的检出率在0~100%,超标率在0~74%(超标6.5倍以内者居多)。人们食用上述产品后,脂肪中会积蓄DDT等农药。据国内报道,我国人体脂肪中DDT含量已达到2.7~20.3 mg／kg,最高达31.8 mg／kg。当DDT在人体内积累到3 mg／kg时,就能阻止人体许多重要的酶活性；如积累到5 mg／kg时,就可引起肝细胞坏死。在提倡“绿色食品”和“有机食品”的饲料工业发展的今天,农药对畜产品的污染已经作为饲料安全问题的一个重要议题而备受关注。

1.2.6 传播人畜共患病

由于畜禽粪便中的污染物含有大量的病原微生物、寄生虫及孳生的蚊蝇,会使环境中病原种类增多,菌量增大,病原体和寄生虫大量繁殖,导致人、畜传染病蔓延。由动物传染给人的人畜共患病有90多种,这些人畜共患病的载体主要是畜禽粪便及排泄物。

1.2.7 影响社会稳定

猪场在城市郊区和农村居民区内,产生的恶臭对城乡空气环境质量造成了破坏，产生的噪音对环境也带来影响。日趋严重的畜禽养殖污染导致的投诉日益增多,纠纷不断发生,已成为农村和城市不稳定社会因素之一。

2 降低污染的营养学措施

2.1 原料的合理选择

选择原料首先要保证原料的90%来源于已认定的绿色食品产品及其副产品,其次,要注意选购消化率高、营养变异小的原料。再次是要注意选择有毒有害成分低、安全性高的饲料,以减少有毒有害成分在猪体内累积和排出后的环境污染。

2.2 饲料的适宜加工

饲料加工的适宜程度对畜禽的消化吸收影响很大,不同的畜禽对饲料加工的要求是不一样的。采用膨化和颗粒化加工技术,可以破坏和抑制饲料中的抗营养因子、有毒有害物质和微生物，改善饲料卫生,提高养分的消化率,使粪便排出的干物质减少1/3。

2.3 尽可能准确测定猪营养需要和饲料营养

动物不同的生长阶段其营养需要差别很大,生产中要尽可能地准确估计动物各生长阶段的营养需要及各营养物质的利用率,设计出营养水平与动物生理需要基本一致的日粮，这是减少养分消耗和降低环境污染的关键。

2.4 配制氨基酸平衡日粮

随着动物营养中对蛋白质、氨基酸研究的不断深入,猪日粮配制逐步由“粗蛋白”向“总氨基酸-可消化利用氨基酸－理想蛋白质氨基酸模式”过渡,在不影响猪生产性能的前提下，满足低蛋白条件下的氨基酸平衡,避免日粮蛋白质的安全边际量过大而造成的浪费，既节约了蛋白质资源又降低了氮的排泄。将猪日粮中的蛋白质含量每降低1%,氮的排出量则减少8.4%。按理想蛋白质模式配制的玉米-豆粕型日粮,使蛋白质水平可降低2~3个百分点，可降低生长猪的氮排泄量40%。

2.5添加剂的使用

2.5.1添加合成氨基酸

提高氨基酸平衡的简单方法是采用合成氨基酸替代日粮中的蛋白质,以满足猪对氨基酸的需要,减少粪中氮的排出量。如果日粮配制得当,应该至少可以达到典型玉米－豆粕型日粮同样的生产性能。目前,猪日粮中广泛应用合成赖氨酸,其它合成的氨基酸也将逐步得到应用,从而减少氮的排泄量及氨的散发量,降低了堆放粪尿中其它臭味化合物的浓度。

2.5.2 酶制剂

日粮中加酶制剂可提高氮的消化率。Johanlnborr(1992)报道，在饲料中加酶量正确时，每头猪的氮排出量可减少10%～15%。猪日粮植物性饲料原料中的磷约2/3是以植酸磷的形式存在的,在正常条件下,这些植酸形式结合的磷不能或很少能被猪利用,所有未被消化的植酸磷随粪便入环境,可能导致环境磷污染,尤其在集约化生产地区更易发生。在不添加植酸酶的情况下,猪对玉米中磷的消化率仅为16%,对豆粕中磷的消化率为38%。所以,在猪日粮中使用植酸酶可显著提高植酸磷的消化利用率,减少无机磷的添加量,从而减少猪粪便磷排出对环境的污染。另外,植酸酶可提高猪对日粮蛋白质和氨基酸及钙的消化率。因此,它可降低猪日粮的蛋白水平,减少氮对环境污染。

2.5.3酸化剂

酸化剂主要用于仔猪。通过降低消化道pH来影响仔猪对营养物质的消化作用,减少腹泻率及腹泻带来的恶臭。大多数研究表明,日粮中添加有机酸可提高仔猪对蛋白质的消化和吸收，提高氮在机体内的存留。仔猪日粮加酸的效果与酸化剂的种类、添加量和饲粮类型有关,延胡索酸的适宜添加量为饲粮的2%~3%,柠檬酸为1%,而以乳酸为基础的复合酸化剂一般添加0.1%~0.3%。从饲粮类型看,全植物性饲粮酸化的效果比含大量动物性饲料的效果要好。

2.5.4 微生态制剂

微生态制剂(EM)不仅含有大量的优质菌体蛋白,而且还含有丰富的维生素、生长素、酶和抗病毒物质等免疫活性物质。因此,在猪日粮中添加EM,不仅可增加营养,提高饲料的利用率,同时在环保方面,EM可以清除粪尿恶臭,净化生态环境。EM中的微生物通过对有机固体物质和分解过程中产生的有害物质及分解产物进行发酵分解和合成,有效的降低了有毒有害物质的含量。

2.5.5 微量元素螯合物

微量元素添加剂已成为畜牧生产中不可缺少的一部分。无机盐的效价一般都较低,而且人们不断追求某些元素在高剂量时特殊的生理作用。所以许多元素的添加量远远超过了动物的正常需要量,如高铜、高铁、高锌等的添加,未被吸收的部分排出体外,又造成金属离子污染，使水源、土壤中的某些金属离子严重超标。近年来推出第三代微量元素添加剂－氨基酸微量元素螯合物,该物质在消化道内仍可溶,电中性可以防止金属元素被吸附在有碍元素吸收的不溶解胶体上,而且这些螯合物近于金属酶、金属激活酶和一些激素的天然形态,故易吸收,效价高。

2.5.6 寡聚糖

目前动物营养界研究的寡聚糖都是功能性寡聚糖,它是一种动物微生态调节剂及免疫增强剂。近年来,国外研究证明,寡聚糖具有类似抗生素的作用,但却具备无污染、无残留、功能强大的特点因而成为动物营养界研究开发新型生态营养饲料添加剂的热点之一,是取代抗生素的理想生态营养饲料添加剂。它可以促进动物肠道有益菌的增殖,提高动物健康水平；通过促进有害菌的排泄、激活动物特异性免疫等途径,提高畜禽的整体免疫功能，有效地预防畜禽疾病的发生。

2.5.7 非营养性添加剂

有研究表明,膨润土可与粪尿中氨结合,减少氨的散发量。生长猪饲粮中添加海泡石,可使粪尿中氨散发量减少。

2.5.8 中草药添加剂

中草药添加剂含有多种营养成分和生物活性物质,兼备营养和药物两种功能。中草药对畜禽生长的促进作用主要依赖于其所含的生物活性物质,如薄荷中含有30多种抗菌活性物质,在猪饲料中添加250 g/t和500 g/t含5%精油的薄荷,日增重和饲料转化率分别提高6.5%~10.0%和12%~17%,并且还可降低粪便中氮的排出量。

3 降低污染的饲养方式

3.1 阶段饲养　
阶段性饲养即根据猪的生长阶段提供适宜营养组成的日粮,将缩短营养供应不足或供过于求的时间,可降低每头猪的日粮成本,也是降低氮排泄量更经济的方法。近年的许多研究报道表明,根据畜禽不同年龄、不同生理机能变化及环境的改变配制日粮,可以有效地减少氮磷的排放量。氨基酸需要随畜禽年龄和生理状态而异,要使氮的损失降到最低,必须经常调整氨基酸的供给量。对饲养种猪而言,实行阶段饲喂对降低氮的排出是有益的，妊娠母猪对氮的需要量远低于泌乳母猪,妊娠期重新配制日粮比使用同种日粮可降低氮的排出量15%~20%,且不影响繁殖性能。

3.2 公母分饲

不同性别猪的营养需要是不同的,将公猪、阉公猪、母猪分开饲养可以针对它们不同的营养需要进行日粮配制, 可以减少饲料浪费和污染,大大提高饲料营养的利用率。

4 降低污染的环境绿化措施

猪场周围和场区空闲地进行植树种草绿化环境,对改善小气候有重要的作用。在猪场内的道路两侧种植行道树,每幢猪舍之间栽种速生、高大的落叶树,场区内的空闲地种蔬菜、花草和灌木。有条件的猪场最好在场区外围种植5~10米宽的防风林。既可美化环境,又可减少场内空气中有毒、有害的气体、尘埃及空气中的细菌数,对疫病防控意义重大。

5 粪尿的处理与再利用

5.1 应用生物技术处理猪排泄物

应用生物技术处理猪排泄物,将使粪尿排泄物不再是污染源,而是宝贵的能源。在未来的能源生产中,沼气将扮演越来越重要的角色。16头猪粪产生的沼气相当于1 t汽油的能量。在养猪场内,建沼气池,以猪粪及其污水和其它植物秸秆为原料,利用微生物厌氧发酵原理生产沼气和有机肥,可以处理大量污染物,并能使其生化需氧量减少70％~90％。

5.2 应用生态净化技术处理猪场污水

在养猪场内,建人工湿地碎石床,在碎石床上栽种耐有机物污水的植物,植物能吸收碎石床中的营养物质,净化污水。同时,污水渗透石床后,在一定时间内会生长出生物膜，当根区有氧时，生物膜上的大量微生物把有机物分解成水和二氧化碳,同时通过氨化、硝化作用把有机氮转化为无机氮。所以,人工湿地碎石床是植物的土壤,又是一种高效的具有净化作用的生物滤床。

5.3 开发粪便综合利用技术

还田仍是目前世界范围内猪粪最主要的处理途径。通过自然堆肥方法处理后,销往附近县乡果菜农户,既增加了收入又解决了部分粪便污染。建有机肥生产厂,通过建发酵池发酵,生产的绿原牌有机肥己远销附近省市。

5.4 作为再生饲料

猪粪含粗蛋白质3％~5％、粗纤维14.8％、钙2.72％、磷2.13％。20世纪50年美国鸡粪作为补充饲料的实验成功后,日、英、法、德、澳、丹麦、前苏联、泰国、西班牙、中国等十几个国家和地区开展了家禽粪便再利用研究。

5.5 发展生态型农牧业,实行资源多级利用

养殖业与种植业必须有机地整合在一个生态系统中,才能从根本上解决粪便污染问题。因此,必须建立综合式生态农业生产体系,用生态学和生态经济学的原理和规律,运用系统工程的方法来组织农、林、牧、渔各业生产,以便对营养物质进行多层次地分级利用,实现无废物和无污染生产,并通过走农、林、菜与猪、禽、鱼立体养殖之路,实现产品、土壤和环境的可持续健康发展以及资源的多级循环利用。

6 小结
近年来，我国的畜牧业尤其是养猪业取得了巨大的发展,一个重要问题也成了我们必须面对的现实,那就是随着养猪业的发展而造成的环境污染问题。养猪业的发展,不能以牺牲动物福利、人类健康和生态保护为前提。在饲料和养猪生产中,我们必须遵守国家相关产品质量法和行业卫生标准。同时我们在动物遗传育种、动物营养与疫病防治、高品质饲料原料的研发和使用、饲料加工工艺、饲料配方设计、饲养技术等方面,不但要利用好现有条件和技术,也要不断加大研发力度,通过更科学的技术手段保证和促进养猪产业的健康发展。另外,我们要加强环保意识,运用先进的管理手段,利用和处理好养殖生产中的废水废渣,变废为宝,促进养猪与生态环境的和谐、健康、可持续发展。