我國是人口大國,對肉、奶、蛋的需求量逐年上升,這也促進我國養殖業的發展。由散養逐漸轉化為集約化養殖,養殖規模也越來越大。2005年至2014年,國家統計局網站公布的數據顯示,我國養殖業肉奶蛋的產量逐年增加,肉類產量增加25.5%,牛奶產量增加35.3%,禽蛋產量增加18.7%。畜禽糞便產量隨之增加,1999年我國畜禽糞便產量為19×108t,2009年畜禽糞便產量為32.64×108t。據估算,2020年全國畜禽糞便的產生量將達到42.44×108t。畜禽糞便引發的環境問題日益嚴重。
1對水體的污染
畜禽糞便含氮、磷及有機質,如果直接排放入水體中或施用后氮、磷流失,使水體富營養化。Edwards 等研究表明,糞便隨雨水流失的流失物化學需氧量(COD)及懸浮固體(TSS)均比無機肥料高。糞便中的大量病菌、寄生蟲及其蟲卵會污染水源,引發傳染病。養殖場排放的污水平均每毫升含有33萬個大腸桿菌和69萬個大腸球菌;每1000 ml 沉淀池污水中含有190多個蛔蟲卵和100多個線蟲卵。
2對空氣的污染
畜禽糞便能產生大量具有惡臭氣味的氣體,對空氣產生嚴重污染,進而影響人類健康。這些惡臭氣體種類繁多,目前已確定的約有168種。一般按化學性質分為4類,即含硫化合物、含氮化合物、揮發性脂肪酸及芳香族物質。惡臭氣體會影響養殖場附近居民的身體健康。Avery 等研究發現臭氣能抑制人的粘膜免疫功能,使唾液中的免疫球蛋白A的含量及其分泌效率都降低。
3對土壤的污染
畜禽糞便是良好的有機肥料,被微生物分解后為土壤提供大量的腐殖質,改良土壤結構和肥力。但是糞便施用過多時,使土壤鹽分增加,土壤結塊,不利于作物生長。飼料中的抗生素可隨糞便殘留到土壤中。Xu 等研究表明,長期施用豬糞的土壤會殘留抗生素和增加抗生素抗性,且施用時間越長殘留量越大。研究表明,我國農田土壤中69%的Cu,51%的Zn 來自于畜禽糞便。畜禽糞便已成為土壤重金屬污染的重要來源。
由于畜禽糞便處理不當會引發多種環境問題,對其進行無害化處理意義重大。我國畜禽糞便利用率不足50%,其中規模養殖業產生的畜禽糞便經無害化處理的不足10%。目前畜禽糞便無害化處理的方法主要包括飼料化、肥料化、能源化等。
1 飼料化
糞便含有一定的營養成分,可作為飼料資源。Manjeli 等在仔豬日糧中添加10%~20%的牛糞對仔豬無不良影響,隨牛糞含量增加采食量下降。新鮮糞便中含有殘留藥物、病原菌、重金屬等會影響動物健康。因此糞便需經過一定的處理后代替動物的部分日糧。Caswell 等將糞便在150℃下保持20min,有很好的滅菌效果。Messer 等用環氧乙烷處理雞糞,同樣取得很好的滅菌效果。程文定等用沸石生物處理劑處理畜禽糞便后,各項衛生指標均符合國家有關飼料衛生標準,有效降低飼料成本10.31% ~12.04%,飼料轉化率提高3.73%~5.16%。畜禽糞便不但本身可直接作為飼料,而且可以飼養蛆蟲作為飼料資源。用雞糞飼養的蠅蛆粗蛋白高達61.4%,富含精氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等必須氨基酸。畜禽糞便可直接飼喂或經有效處理后飼喂動物。但糞便中的殘留藥物,重金屬等可能引發安全問題。
2 肥料化
畜禽糞便是傳統的有機肥料,可直接施用和堆肥。堆肥是糞便在微生物的作用下,使有機物礦質化、腐殖化和無害化而變成肥力更好的腐熟肥料的過程。在此過程中,蛋白質的氮、磷被分解成可被植物利用的有效態氮、磷,且產生腐殖質,增加土壤肥力。堆肥能殺滅畜禽糞便中的病原菌、雜草種子等,同時減小糞便體積和降低臭味,便于運輸。堆肥過程復雜,受含水量、溫度、碳氮比(C/N)、微生物等多種因素影響。
3 能源化
能源化是將畜禽糞便通過一定的技術方法轉化為可利用的能源,包括燃燒產熱、厭氧發酵產氣等。畜禽糞便能源化是經濟有效的處理方法。但若操作不當,會引發環境問題。糞便燃燒時產生大量有害氣體和溫室氣體。厭氧發酵后產生大量沼渣沼液,沼渣可作為肥料直接還田,沼液需經處理才能排放。Gerardo 等將膜過濾技術和Gong 等用缺氧-好養膜生物反應器處理沼液均取得良好效果。我國沼氣池以中小規模為主,容積小,消化率低,平均池容量283m3,遠低于德國的1000m3。另外,國外已報道用畜禽糞便生產糖類物質和酒精的初步研究。目前國內并無相關的研究報道。
畜禽糞便會引發環境問題,同時也是巨大的資源寶庫。對于畜禽糞便的處理,發達國家早已提出并采用了種養結合模式。其養殖規模小,分散分布,畜禽產生的糞便足以被附近的耕地容納。因此避免了畜禽糞便污染環境的問題。種養結合模式實現了物質循環和生態平衡,是一種生態養殖模式。我國養殖業發展應以此為目標。要實現種養結合,首先養殖場需合理布局,不能過于集中,且規模適中。目前,我國養殖規模大、集約化程度高,使局部地區產生了大量糞便,附近卻沒有足夠的耕地容納。由這樣的現狀到種養結合,需要一定的過度時期。在過度時期中,我國畜禽糞便的處理,應加大堆肥和厭氧發酵產氣的比重。堆肥后的糞便運輸至糞便產生少的地區,避免耕地負荷糞便過載。糞便經厭氧發酵產氣后,即得到清潔能源,而且沼渣沼液也可還田。
養殖行業利潤小,糞便處理需政府加大資金支持和管理力度。同時應從全局出發,追溯污染源頭,并提高飼養水平,減少糞便產量和降低糞便中有害成分的含量。積極研究新的處理技術,將糞便更加充分的利用。畜禽糞便處理得當,將促進我國養殖業健康快速發展和環境友好型社會的建設。
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