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规模化猪场对环境造成污染的形式及危害
规模化猪场对环境造成污染的污染物主要有三个方面：粪便、污水和恶臭。2.1粪便污染 据试验资料分析，每头猪每天大约产生5.5L排泄物（不包括冲洗圈舍的废水），每年大约排泄9.53kg的氮。一个万头猪场(按中猪计)每年至少向猪场周围排放1.26万吨的粪便，由于猪对饲料中氮的吸收率很低，大量的氮随粪便被排出体外后，在土壤中累积，超过其单位面积生态环境再循环需求。而且通过雨水的冲刷会造成地下水源和地表水源的污染。而且粪便中含有大量对环境造成严重污染的物质。
2.2污水 由于我国畜禽养殖企业长期以来片面追求经济效益，环保意识极差，对粪便污水管理落后，致使大量的粪便随冲洗水直接流失，甚至有的将粪便直接排入河流中，严重污染了大江大河的水质。猪场排放的粪尿污水中的生化指标极高，其中COD(化学耗氧量)和BOD(生物耗氧量)远远超过国标。高浓度的有机污水排入江河湖泊中，造成水质不断恶化，其中污水中高浓度的氮、磷是造成水体富营养化的重要原因, 使藻类过度生长，从而导致鱼类的大量死亡(Roland等，1993)严重威胁水产业的发展。畜禽粪便污染物不仅污染了地表水，使地表水中的硝酸盐含量超出允许范围(50mg/L)，其有毒、有害成分还易进入到地下水中，严重污染地下水。一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成较持久性的污染。同时养猪场在污染周围环境的同时，也污染了自身的环境，严重地影响了畜牧养殖业的自身可持续发展。
2.3恶臭及氨 粪便的臭味是指粪便中含有的或在贮存过程中释放出来的挥发性成分。由于规模化猪场对粪便没有进行有效处理，相当部分的猪场散发出非常难闻的气味，严重地污染了周围居民的生活环境。目前已有160种挥发性成分从粪中鉴定出来（O,Neill and Philips,1992）。在粪尿中还发现80多种含氮化合物，其中有10种与恶臭味有关。降低粪中氮的排出会降低粪中的挥发性物质，从而减少粪便的臭味。Hobbs等(1996)研究表明，降低日粮中蛋白质水平和理想蛋白质的摄入量，会明显减少粪中多种挥发性成分的含量。另外，粪尿在发酵时会产生氨气、SO2、NO2、胺及氨基酸衍生物等。尽管氨气与粪臭味之间相关不大，但大量研究表明，环境氨气浓度过高会影响动物生产性能和健康状况，动物采食量和日增重下降，肺炎发生率上升，性成熟推迟。因此人们仍积极采取措施减少氨气的排放量（O,Neill and Philips,1992；Hobbs等，1996）。
猪场的粪便管理系统
作者：Sieve Pohl博士（美国南达科达州立大学推广农业工程师）
前 言
粪便对环境的好处
数百年来，动物粪便一直被认为是植物的优良养分来源，同时粪便具有改善土壤质量的作用因而还一直被认为是优良的土壤改良剂。同比较常规的肥料相比，粪便在田间的合理施用可对环境产生下列好处：
·减少硝酸盐流出；
·减少土壤侵蚀和任流；
·增加土壤的合联运而减少大气中的含碳量（可能有助于缓解全力变暖）；
·减少因用天然气生产无机氮肥而对能源的消耗； ·减少对商品磷肥的需求（磷是一种稀缺资源）；
·提高作物种植体系的生产率。
粪便中含有植物生长所需要的大多数元素，包括氛、磷、钾和微量元素。然而，正是由于粪便将这些养分与有机联以独特的方式结合了起来，粪便才对于作物生产和环探具有了价值。粪便中的氛比商品氮肥提供的氛更为稳定。粪便所含的氛中相当大一部分以有机形式而存在，这些氛随着土壤变暖而缓慢地释放出来。
土壤中的有机物被认为是大自然对肥沃土壤的标记。大多数进入植物根系的养分都经过了一系列微生物过程才转化成能被植物利用的形式。粪便中的有机碳可提供能源而满足活民正记的立场激生物环境所无，从而连走赛分的亲河同时使这些养分变得可为植物质利用。粪便对水质的影响 将动物的粪便和其它副产物管理好以便最大限度地减轻其对东及的危害，是养猪业面对的一大挑战。下文将简要讨论粪便中与此最为有关的成分，讨论英对农历的特定影响，并讨论其进入地表水和／或地下水的常见途径。水的污染物
粪便含有以下四种危害水质的主要污染物：（1）氨；（2）磷；（3）病原体；（4）有机物。表1一一列举了这些污染物，其对环境的危害，以及其进入地表水和地下水的常见途径。
表1 粪便中可造成水质污染的成分以及其对环境的相关进入水源的常见途径
污染物 硝酸盐（氮）氨（氮）磷 病原体 有机固体物
对环境的危害 进入水源的最常见途径
蓝婴综合（Blue baby syndrome）通过沥滤作用进入地下水 对鱼有致死作用 富营养化 危害人类健康
地表水径流
土壤侵蚀和她表水径流 地表水径流
降低水中含氧量，对鱼有致死作用 地表水径流
氮：所有的生物为了生长和存活都需要氮，氮是蛋白质的基本建筑材料。猪仅利用其口粮中的一部分蛋白质来产肉，其余的蛋白质则作为氮而随粪便排泄掉（在尿中以尿素的形式，在粪中则以有机还的形式）。尿素可迅速转化为氨（含氮），硝欧盐（含氮）则来自粪便中的氮。
粪便中的氮多以氨或有机氮的形式存在。这类形态的氮很容易随地表水的名流作用和土壤侵蚀而流走，不太可能流滤过土壤，除非通过大孔流（macropore flow）作用进入浅层地下水或农田排水管。一般来说，土壤的过滤能力对有机化合物的移动有报制作用，而带负电荷的粘土颗粒则可限制带正电行的控离子（NH4）。
地表水中的氨还代表了一种环境问题。在大部分天然地表水中，总氨浓度如果高于2ppm就超过了鱼的耐受标准。氨的毒性随水的酸度和温度的不同而不同。在高温的碱性水中。达0.1ppm的氨就有毒性作用。
+ 水中的含氮量正受到越来越严格的监测，因其能促使沿岸水作中草生藻类植物并导致欢饮用水中含硝酸盐。藻类植物是要用显微镜才能看清回单间已植物。大多数藻类是无害的，并可在食物链的最底层起提供能量的作用。没有藻类植物的活，地球上的高等生物也许就不会存在。有时候，条件会允许藻类植物生长茂盛从而导致水中氧含量降低。低氧水平会抑制水生动物的生长，因而会降低渔业产量．此外，有些藻类会产生霉素，这会导致鱼类生病控至杀死鱼类。
饮用水中的硝酸盐污染可限制6月龄以下婴儿血流中的氧，引起高铁血红蛋白症（篮五综合征）。婴儿和孕妇受到的威胁最大。此外，硝酸盐还具有一些尚未得到充分证实的对健康的危害作用。在美国，环保署（EPA）已经制定了公共水源中硝酸盐最高污染水平为百万分之十（10ppm）。
磷：磷是植物生长发育所必需的，所以磷也是切代作物生产所必须的。磷具有多种极为重要的功能，一种主要功能是储存和输送能量。
磷从农田进入地表水，可引起水的官营养化。富营养化是全国湖泊和水库面临的一个主要的水质问题，这是指地表水中藻类和水草异常茂盛地生长。这些藻类和水草死亡时，水中的天然含氧水平就下降，从而引起鱼类群体发生变化或鱼类死亡。与水体富营养化有关的其它常见问题包括：水质下降从而不利于人们在水中的休闲娱乐活动，饮用水味道不好，对饮用水进行处理的难度增高而且成本也增加。地表水富营养化后还会发生蓝藻茂盛生长，而 蓝藻可杀死牲畜，也有害有害于人类健康。
水体富营养化是由于流入湖泊和水库的水中养分含量过于丰富。过量的磷对于大多数淡水湖泊和水库来说都是第一限制性养分。在河口的咸水中，氮可成为促使藻类生长的第一限制性养分。美国环保署正在制定水体中成化合物含量的全国性标准。他们当前的建议是，总磷不应超过：
·在水流进入湖泊或水库的入口处 0．05毫克/升
·不直接排入湖泊或水库的水流中0．1毫克/升
磷通常随径流和土壤侵蚀而流走。贮存于土壤中的磷，主要与土壤中的矿物质（铁，铝，钙等）相结合，或者存在于有机物中（活的细菌，农作物残渣，以及部分腐败的有机物）。因此，土壤侵蚀现象，是地表水输送磅的主要机制。
清原作：病原体通常指任何能在其它动物或人类引起感染或疾病的病毒、细菌或原虫。有机物：粪便中的有机物，比如养分，只要管理得当就是一笔宝贵的环境资源，而如果管理不当就会污染环境。如果让粪便排入水体或从施用粪便的农田中流走，那么粪便中的有机物就会成为有害的污染物。病原体、磷和桉等有机物主要就是随地表水的径流作用而进入水中。有机物很少能沥滤通过土壤。有机物不太可能大量进入邻近的地表水，除非发生了下列情况之一：
（1）从畜舍、储粪池、这天收场或其它设施直接排入地表水径流；
（2）土质储粪池遭到灾难性毁坏或者通过灌溉系统在同一地块上连续施用粪肥；
（3）在地表施用粪肥后紧接着就发生大量降雨；
（4）在有雪覆盖的冰冻土壤或水分地和的土壤中大量施用粪肥而紧挨此处即有地表水。
污染物造成污染的途径
前文所述可造成污染的物质，一般都按以下5种途径中的一种或多种途径到技术作。这些途径是：径流、流相、大孔流、水并以及氨的托发和沉积。
径流：来自江天牧场、粪肥施用地点以及增粪池和饲料仓库的径流，是污染物流人的常见途径。粪便中所有的污染物都可随地表水径流和土壤侵蚀而流入水体。磷、病原体、氢和有机物造成的污染最常见由在流和土壤侵蚀所致。
沥滤：硝酸盐是沥滤入地下水的主要污染物。在土壤的含水量超过其系水力时，硝酸盐等溶解的污染物就会从作物的根系区流出，最终造成地下水的污染。粪便和其它因产物中的大多数污染物（即：有机物，病原体，尤其是磷）经过土壤的过滤作用而不会进入地下水。土壤的结构、与土壤矿物质的健合物以及带负电荷的土壤颗粒，通话会限制大多数污染物的移动。然而，土壤对污染物移动的限制能力也可能被突破。比如，阳离子交换能力比较低的 土壤（破质土壤），可允许氨每年渗入储粪池以下数英尺深。
大孔流：粪便中的多数污染物都可遇过大孔流作用而穿过土壤，到达浅层地下水农田排水管。大孔流（大孔为植物的根造成的空洞，蚯蚓洞，因土壤干燥而出现的裂隙等）可提供污染物突破土壤滤过能力的途径。陷落洞和喀斯特地形也会提供污染物直接进入地下水的机会。水井：水井可为污染物提供直接进入地下水的途径。废弃的水井，井壁护层设计不良，或者水井邻近露天收场或储粪池，都可造成粪便污染物进入地下水的机会。
储粪设施的类型
为什么要储存粪便
能够储存粪便，就可减少或排除每天收集、清除和施用粪便的需要。以前，当猪场规模还比技小的时候，清运粪便或极短时间地储存粪便并颁项清运，是常见而有效的措施。
然而，随着猪场规模的增大，也随着粪便管理系统从固体／半固体系统转变为液态系统，对粪便进行储存的民要就越来越明显了。
储存粪便的主要原因是让生产者能在天气条件和田地耕作阶段都合适的时候才去施肥。在接近或正处在作物生长季节的时候去施用粪肥，粪便中的养分才会得到充分利用。因此，作物的类型和粪肥的施用方法，对于储粪设施的设计来说是极为重要的。典型的浆性粪便储存设施
用于储存浆性粪便的设施有许多种类型。一种类型是在猪舍地板下面设置一个或浅或深的坑，粪便就直接通过猪舍的条板地面落人坑内。这样的坑通话是部分或完全在地下，因而其建造必须能挂在坑内出空后经受住来自外侧上层的压力和水压。
非位于生产猪舍下方的浆性储粪设施可以是以工业方式预制的，也可以是土质的。预制的倩粪罐可用混凝土建造，也可是涂层金属板的（内衬玻璃涂层的钢板）。这样的储粪罐可以在地面以上，也可部分或全部在地面以下。粪便通常可经刮除或冲洗出猪舍并靠重力作用流入储粪，也可用泵将其从集粪坑中泵人储粪罐。对于浆性粪便必须进行充分的搅动，以便使其中的固体物悬浮起来，从而有利于将池内粪浆完全清除。若要控制臭气，对这种预制的 储粪罐可以很低廉的成本将其覆盖起来。
浆性粪便也可储存于土质的池内。由于采用土质的储粪池可以很低的成本达到一定的储存量，所以在冲洗用水量或畜牧场径流量很大而导致粪便和废水量很大，就常常采用土质储粪池。要建造土质储粪池，事先要进行仔细的规划和调查，以便确保能够采用适当的土壤材料建造储粪池的密封层并确保密封层建造正确。土质储粪池所带空间比较大，因为需要建造护道并且需要前后有一定的斜度，这些都应该在结构上具有一体性并且能便于保养。土储粪池的保养要求比较高，因为需禁对护道区植被行保养和修剪，以防孳生杂草、树木和灌木。采用土质储粪池，同样也必须对储存的粪便进行搅动，设计方案中考虑搅动机和系的好放自位。有些土质储粪池是部分或全部内衬以水泥的，并且建造有坡道以便使装运设备自够进入储粪池。如果需要控制臭气，那么土质储粪池是较难加以覆盖的。
以粪浆形式储存粪便的优点包括：储存的粪便量可以比较少（与厌气发酵他相比，固体物含量较高），既适应于地面以下的储粪池也适应于地面以上的储粪罐，可在储存设施上加盖以控制臭气，粪便中养分的保留率比较高，可以采取液压的方式收集和运输。缺点包括：臭气比较严重（除非给储粪池加盖），在密闭区域容易积聚起有毒气体或可燃气体，需要多次往返装载以物情粪池出空，粪浆施加入田地若非注人或施加后若未覆土则会激发臭气并因径流作用而污染水体。典型的液态粪便储存设施
液态粪便储存设施（厌气发酵池，lagoon）一般用在希望对粪便进行一定的处理以便于操作或法中臭气的场合。厌气发酵池被设计成具有永久性的“处理空间”，以利于能分解和稳定粪便有机物的细菌在其中生长。厌气发酵池是土质的，但大于粪浆储粪池，因为需要留出进行处理的空间。由于细菌活动是厌气发酵池性能的主要因素，所以庆气发酵地的设计既要根据粪便和废水的基，还要根据温度和气候条件。厌气发酵他一般在气候温暖的条件下能够有比较好的性能，因为温度高则细菌活动比较活跃。由于厌气发酵池是土质的，所以要查清建造地点的土壤、岩石、基岩以及地下水深度。厌气发酵池底部和侧壁上必须建造密封层，以符合法规和建筑业规定的渗透性标难。可能还需要具备稀释水源（通常是水池或湖泊），以保持厌气发酵池的处理空间。加人稀流水可在雨水少因而蒸发作用使处理空间减少到设计水平以下时减轻厌气发酵池中盐类的作用。
用厌气发酵池储存粪便的优点包括：每单位动物分摊的成本比较低，能够储存大量的粪便和人或径流水，可对粪便进行处理以减少臭气，可用常规泵和灌溉设备来启运和施用粪便。厌气发酵池的缺点是：扶乏适当的土壤材料用以进行建造，如果存在垫料物质或不可生物降解的物质就需要进行固体物分离和淤泥清除，外形不美观以及/或者公众对其接受程度较低，氮的损失量较大，会散发出温室气体． 选用哪种类型的储粪设施
储粪设施是整个粪便管理系统的组成部分之一。整个系统的设计要考虑猪场本身，粪便产量和可供施肥的作物田地量之间的关系，还要考虑生产者的目标。为某一特定的猪场选用储粪设施的类型，取决于许多因素和考虑。现将一些主、要因素和考虎列举如下：
1、粪便的形态或质地：粪便通常是以固体（＞15％干物质）、粪浆（5～ 10％于物质）或液态（＜ 5％于物质＝的形态进行储存和接受处理的。接受处理的粪便的形态或质地可连响储粪设施的选用。
2、粪肥在田间的施用方法和设备：如果对粪肥进行装运，那么以固体或粪浆比液态更为理想。如果以灌溉法施用粪肥，那么固体含量较低的形态可能比较适合于泵和咳喘设备等的应用。三其类不同形态粪肥在田间的施用，对于劳力和设备的对要是明显地各不相同的。每一种情况都势要用不同的储粪设施。
3、养分的保存：固体和粪浆系统一般都能比液体系统保存更多的养分。细菌在液体系统中生长得比较茂托，因而粪肥可受到稳定化和处理，但是挥发作用使氛的报失大于固体或粪装系统。如果对养分保存率的要求出政局（可施用的田地比较充足，作物的价值比较高），那么就要选用养分保存率较高的粪便管理系统。相反，如果可施用粪肥的田地比较有限或者作物的价值比技低，那么对时间砖力股备的考虑应优先于对养分保存率的考虑。表2显承了以不同系统处理和储存粪便时氛的保存和损失的典型数据。
表2 不同的粪便处理和储存系统对对损失率和保留率的影响
系统
每天刮除和清运 粪便堆积 猪舍地板下粪坑 地面以上储粪池 土质储粪池 厌气发酵池
氮损失率（％）20～35 20～40 15～30 10～30 20～40 70～85
氮保留率（％）65～80 60～80 70～85 70～90 60～80 15～30
4、需要进行处理：如果需要进行臭气控制或固体物降解，那么为进行处理和储存则可选用厌气发酵地。
5、空间限制：如果粪便储存地点的空间比较有限，那么就可选用储粪罐，因为储粪罐需要占用的空间较小。储粪设施的成本和经济 在选用某种储粪设施时，应该考虑不同类型储粪设施的成本。然而，成本应该和整个粪便管理系统的经济分析结合在一起进行考虑。完整的经济分析结果也许并不支持将最低成本的储粪设施作为最佳选择。因此，储粪设施的成本只是整个粪便管理系统经济分析中众多投入项目中的一种。
储粪设施的成本与所用材料（水泥，钢材）、需拥运的土方量、劳力成本、所需的泵和搅动机以及多种其它因素有关。与这些因素有关的成本在不同地区可有很大的差别，并可随时间的不同而变化。没有当地的有关上述各项因素的成本数据，就不可能准确估算出某一类型储粪设施的实际成本。表3显承了储粪设施每单位容积的成本和不同设施之间的比较成本。某地的实际成本可能与表中所示的数据有很大差异。然而，不同类型设施之间的相对成本即使在不同地区和不同时间都可能是比技恒定和准确的。
表3不同类类型储粪设施的成本比较
设施类型
自然内衬土质储粪池
就地取材粘土内衬的土质储粪池 外来粘土内衬的土质储粪池（随运输距离的不同而异）塑料内衬的土质储粪池 水泥内衬的土质储粪池 地面以上预制水泥储粪罐 现场制作地面以上水泥储粪罐 地面以上玻璃内衬钢板储烘罐
近似成本（美元/立方米）9 18 22 20 22 36 41 50
相对成本 1．0 2.0 2.4 2.2 2.4 4.0 4.6 5.6 储粪设施大小的考虑
许多因素都会影响储粪设施所需的容积。这些因素包括企业类型、猪的头数和猪种、气候特点（降雨量和蒸发量）、储存设施的类型（厌气发酵池）、所需的储存期以及冲洗用水量。
有些容积分量会影响储粪设施的总容积的大小。这些容积分量是：
（1）粪便；（2）垫料物质；
（3）冲洗用水：冲洗用水可包括用于冲洗粪任的新鲜水，用于降温的喷淋水和喷雾水，废弃的使用水，以及用于冲洗房舍和设备的水；
（4）因降雨而成的露天牧场径流水；
（5）储粪设施内淤积的淤泥或固体物；
（6）厌气发酵他的处理空间；
（7）降落于改口情粪设施表面的雨水；
（8）敞口储粪设施表面的蒸发；
（9）25年，24小时风暴。
冲洗用水和其它废水
冲洗养猪生产设施所用的水是影响储粪设施容积的因素之一。例如，用于冲洗的新鲜水以及用于冲洗猪场中房舍的水（表4）。某一活动或某一操作中的用水量对于某一猪场和某一管理方案来说是特定的，所以应该根据每次应用的情况来具体确定。
表4 猪场生产区域的典型用水量
生产区域 配种/妊娠区 分娩区 保育区 生长-肥育区
典型用水量 每头每天0.4升 每头每天3.8升 每头每天0.2升 每头每天0.4升
淤泥积聚
在同一单元内将处理和储存合为一体的储粪设施（厌气发酵他）中通常会有不可生物降解的物质淤积于其底部。如果厌气发酵池在泵出粪便时不加搅动，那么沉积下的淤泥最终会占去相当的容积从而危害发酵池的性能。因此，在厌气发酵池的设计中应该考虑淤泥的积累问题。淤泥积聚的量与粪便中固体物的量和／或发酵池中央垫料的量有关。处理空间
有些储粪设施，比如厌气发酵池，具有储存和处理粪便的双重功能。这一处理特性需要在设计中考虑给以永久性的处理空间。这一永久处理空间赋予了稀释粪便的余地，并赋予了建立细菌群体的能力，从而能有效地分解粪便中的固体物。对于厌气发酵地来说，处理空间大小，应根据温度和动物产生的挥发性固体物来确定。挥发性固体物是总固体物中能被发酵地细菌分解的那一部分固体物。温度之所以重要，是因为细菌活动在温度较高的条件下比较活跃。（下期再续）
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